Формирователь высоковольтных прямоугольных импульсов

(19) (И) З(51) Н 03 К 5 НИЯ ЕЛЬСТВУ УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЭОБР Н АВТОРСКОМУ СВИ(54)(57) ОРИНРОВАТЕЛЬ ВЬСОКОВОЛЬ 1 НЬИ ПРЯИОУГОЛЬНИХ ИМПУЛЬСОВ поавт.св, Ю 869001, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повиаения надежности путем повьздения температурной стабильности амплитудывыходных импульсов при одновременном сокращении длительности срезавыходных импульсов, он снабжен регулирукщим транзистором, компаратором, дополнительно ключевыч элементом на транзисторе, источникомимпульсов сброса, а также двумя диодами, при этом первый вход компаратора подключен к коллектору выходного транзистора цепочки, а второй -к общей шине, выход ксмпаратора соединен через первый диод с базойрегулирукщего транзистора, к которой через второй диод присоЕдиненвыход источника иыпульсоВ сброса,регулирукщий транзистор включенмежду эмиттером входного транзисторацепочки и базой однОго иэ последУю"щих транзисторов цепочки, причемколлектор выходного транзисторацепочки связан с управлякщим электродом дополнительного ключевогоэлемента, эмиттерно-коллекторннйпереход которого включен между шиной питания и катодом выходногостабилитрона цепочки, который черезраэвязывакщий резистор соединен сколлектором выходного транзистора.цепочки,50 55 Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение преимущественно для управления электронным потоком в электронных приборах СВЧ пролетного типа, а также для импульсного питания усилителей света и электрооптических затворов.По основному авт.св. 9 869001 известен формирователь высоковольтных прямоугольных импульсов, содержащий цепочку каскадно включенных транзисторов с последовательнва питанием, причем база входного перво. го транзистора цепочки подключена к внешнему источнику импульсов запуска и через резистор соединена с общей шиной, коллектор выходного (последнего) транзистора цепочки соединен через нагруэочный резистор с шиной питания, эмиттер каждого предыдущего транзистора цепочки соединен с базой последукщего тран" эистора через последовательную КС цепь, эашунтированную стабилитроном, между эмиттерами и баэамк каждого транзистора цепочки, исклю-. чая входной, включены диоды в обратном направлении, причем эмиттер выходного транзистора цепочки сое" динен с анодом выходного стабилитрона первый резистор, включенный между базой входного (первого) транзистора цепочки и общей шиной 1( .Недостатком известного технического решения является невысокая стабильность амплитуды выходных импульсов при колебаниях температуры окружакщей среды и значительная длительность их среза. Этот недостаток объясняется тем,что длительность среза выходногоимпульса определяется с одной стороны временем зацирания транзисторов,с другой - постоянной времени ЙСВьйгде 8 - сопротивление резистора;С Э - прраэитная емкость элементов схемы. Поэтому даже при мгновенном эапирании всех транзисторов длительность среза импульса, измеренная по уровню от 0,1 до 0,9 амплитуды, не будет меньшей, чемс22 Свыи.При больших величинах Й (порядкаединиц или десятков кОм) к емкостиС Вь(порядка 100 пф) длительностьсреза получается недопустимо большой, до единиц мкс, что ограничиваетвоэможности использования Формирователя, в частности для модуляцииэлектронных приборов СВЧ пролетноготипа,При изменении температуры окружакщей среды в: пределах больших, чем ч 100 СУ изменения величины напряжений стабилизации стабилитронов опре деляют нестабильность амплитуды импульсов,Целью изобретения является повышение надежности путем повышениятемпературной стабкльности амплиту 5 ды выходных импульсов при одновременном сокращении длительности среза.Поставленная цель достигаетсятем, что формирователь высоковольт 10 ных прямоугольных .импульсов снабжен регулирукщим транзистором;компаратором, дополнительным ключевьи элементом на транзисторе,источником импульсов сброса, а так 15 же диодами, при этом первый входкомнаратора подключен к коллекторувыходного транзистора цепочки, авторой - к общей шине, вькод кэмпаратора соединен через первый диод с20 базой регулирукщего транзистора,к которой через второй диод присо,единен выход источника импульсовсброса, а регулирукщий транзисторвключен между эмкттером входноготранэкстора цепочки и базой одногоиз последукщих транзисторов цепочки, причем коллектор выходного транзистора цепочки связан с управлякщимэлектродом дополнительного клкгчевого элемента, эмиттерно-коллектор,ный перевод которого включен междушиной питания и катодом выходногостабилитрона цепочки, который черезразвязывакщий резистор соединен сколлектором выходного транзистора.цепочки.На чертеже показана принципиальная электрическая схема формирователя импульсов.40формирователь содержит цепочкукэ каскадно включенных транзисторовс 1-1 по 1- а с общим нагруэочнымрезистором 21 апоследовательныхЙС-цепей в составе конденсатороВ45 с 3-1 по 3-(й) к резисторов с4-1 по 4-(в), зашунтированных шключевымк стабилктронами с 5-1по 5-(р)1 выходной стабилитрон б,анод которого соединен с эмиттеромтранзистора 1-В, первый резистор7, включенный между базой входного(первого) транзистора 1-1 и общейшиной, а также щдиодов с 8-1 по8-(ш), включенных параллельно промежуткам база-эмкттер всех транэистоюв с 1-2 по 1-в. База входного (первого) транзистора 1-1 цепочки подключена к внешнему источнику импульсов запуска. Ерллектор выходного (последнего в цепочке) транзистора 1-е соединен через нагрузочный резистор 2 с шк" ной питания (+Е) и непосредственно соединен с выходом устройства.Эмиттер каждого предыдущего транзистора цепочки соединен с базойпоследующего транзистора через последовательную ЯС-цепь, зашунтированную ключевым стабилитроном, элементы 3-1, 4-1 и 5-1.5Формирователь также содержит ключевой элемент 9 в виде цепочки каскадно соединенных транзисторов,аналогичной цепочке иэ элементов с1-1,,1- Ф по 6, или в виде одиночного высоковольтного транзистоэа 10 с резистором 11, включенныммежду его базой и эмиттером;компаратор 12,диоды 13 - 16 и конденсатор 17,регулирукщий транзистор 18, резисторы 19 и 20.При этом первый вход компаратора 12 подключен к коллектору транзистора 1-М, а второй - к общей шине, Выход компаратора соединен санодом первого дополнительного диода 13, катод которого соединен через резистор 19 с общей шиной и соединен непосредственно с катодомвторого дополнительного диода 14и с базой регулирукщего транзистора 18, эмиттер которого соединенс эмиттером транзистора 1-1 и санодом диода 14. Катод стабилитрона 6 через резистор 20 соединен сколлектором транзистора 1-еКлючевой элемент 9 (промежутокколлектор-эмиттер транзистора 10)включен между шиной питания (+Ею)и катодом стабилитрона 6, а егоуправляющий вход (промежуток база-эмиттер) подключен к коллектору транзистора 1-а через разделитель.ный конденсатор 17.Ваза транзистора 18 через диод15 соединена с внешним источником 4 Оимпульсов сброса, а промежуток базаэмиттер транзистора 1-1 эашунтирован диодом 16 в обратном включенииКоллектор транзистора 18 соединенс базой одного из транзисторов цепочки (кроме первого), например, сбазой транзистора 1-2.Формирователь работает следую"щим образом. 25 В исходном состоянии в интервалах между импульсами все транзисто-.ры с 1"1 по 1- Щ и транзистор 10 заперты. От шины питания +Е через последовательно включенные резисторы 2 и 20, стабилитрон 6, стабилит-.роны 5-1, 5-(щ), диоды 8-1 8-(в), 16 и резистор 7 протекает постоянный ток, поддерживаний все стабилитроны в режиме стабилизации напряжения. Этим током обеспечива ется с одной стороны равномерное распределение падения напряжения ,между транзисторами 1-11-в, а с другой - их надежное запирание, поскольку к базам всех и-р-п тран зисторов прикладывается отрицательное напряжение от диодов 8-1,8-(в) и. 16. Конденсаторы 3-13-(в) заряжены каждый до напряже-.ния стабилизации стабилитронов 5-1,,5-(е). Транзистор 18 работаетв это время в активном режиме.Потенциал Е. я 1. коллектора транзистора 1-в относительно общей шины определяется суммой падений напряжения на стабилитронах 5-1,.5-(щ), 6, диодах 8-1 у,8-(Е),16 и резисторе 7. Постоянство этогонапряжения обеспечивает стабиль-ность амплитуды выходных импульсовкак при вариациях напряжения +Е к иашине питания, так и при измененияхтемпературы окружакщей среды. Стабилизация достигается следувцим образом. Если напряжение превысит заданный номинал, то в компараторе12 вырабатывается положительное напряжение рассогласования, поступающее через диод 13 на базу регулиру"кщего транзистора 18 и запирающиедиоды 14 и 5. Транзистор 18 приоткрывается и шунтирует стабилитрон5-1, благодаря чему увеличиваетсяток через резистор 2. Ток транзисто.ра 18 замыкается на общую шину через диод 16 и резистор 7. В результате напряжение Е. на коллекторетранзистора 1-е относительно общейшины поддерживается постояииьи.Эапирание транзистора 1-1 с помощью диода 16 при работе регулирукщего транзистора 18 предотвращает воэможность формирования ложных импульсов под действием наводоки помех, которые могут поступатьна базу транзистора 1-1.При подаче на базу транзистора 1-1 прямоуголъного положительного импульса запуска от внешнего источника, транзистор 1-1 открывается и переходит в насваценное состояние. ,Протекание тока эмиттера транзистора 1-1 через резистор 19 и диод 14 обеспечивает надежное запирание транзистора 18, тем самым он отклю. чается на время импульса. Потенциал коллектора транзистора 1-1 отное. сительно эмиттера резко падает и к переходу база-эмиттер транзистора 1-2 в первый момент прикладывается напряжение, существукщее на емкос" ти р- й перехода стабилитрона 5-1 и емкости коллектор-эмиттер запертого транзистора 18. Этим обеспечивается Форсированный перезаряд емкости эмиттерно-базового перехода транзистора 1-2, способствующий его ускоренному отпиранию. Открытое со" стояние транзистора 1-2 поддерживается в результате разряда конденсатора 3-1 через резистор 4-1, эмиттерный переход транзистора 1-2 .и открытый под действием импульса запуска транзистор 1-1. Далее описанный процесс отпирания первых двух транзисторов 1-1 и 1-2 распространяется на все последукщие, что и обеспечивает формирование фронта выходного импульса с плоской вершиной. Транэистор 10 при этом остается запертыми. Стабилитроны. 5-1,5-(е) и б выключаются.Пренебрегая величинами падения 0 напряжения на диодах 14, 8-1,8- -(щ) и 16 и открытых транзисторах 1-1,1- щ, для амплитуды выходных импульсов приближенно можно принять, что 159 ых фЕ х. в Е 1 уу (1) где Ед Е.ъ - падение напряжения на низкоомном резисторе 19. Поскольку напряжение Е., стабилизировано описанным выае способом, то тем2 р самым согласно (1) достигается повышенная стабильность амплитуды выходных импульсов как при вариациях питакщего напряжения +Ек,так и при изменениях температуры окружакщей 25 среды.В момент окончания импульса запуска от внешнего источника через диод 15 на базу транзистора 18 подается импульс сброса. Транзистор открывается, протекание тока его эмиттера через диод 16 и резистор 7 обеспечивает надежное эапирание транзистора 1-1Ток коллектора транзистора 18 протекает через диод 8-1 и стабилитрон 5-(М). в результате запираются транзистор 1-2.и все последукщие вплоть до выходного транзистора 1"В При этом обеспечивается Формирование среза им пульса В стабилитронах 5-(а), 4 О 5-(Ж"1) и б восстанавливается режим стабилизации, а конденсаторы 3-(щ)3-(в) заряжаются до исходного напряжения, равного напряжению стабилизации стабилитро нов. Их заряд происходит через резисторы 4- (9-2)4- (в) . При этом на резисторе 20 возникает перепад напряжения, Этот перепад дифференцируется с помощью кон,денсатора 17 и резистора 11 и поступает с положительной полярностью на базу транзистора 10 ключевого элемента 9. Транзистор 10 кратковременно отпирается и шунтирует резисторы 2 и 20, при этом через транзистор 10 происходит ускоренный заряд параэитной емкости Сэлементов схемы (приведенной к выходу устройства, т.е. к коллектору транзистора 1-В). Благодаря этому достигается сокращение длительности среза импульсов, которая будет определяться соотношениемл 2 "10 к сфф 22 С р хр Вых ф(насыщенного) транзистора 10,причем 9, с ДЦ - сопротивление резистора 2.После окончания импульсов запуска и сброса транзисторы 1-1. 1-щ и 10 возвращаются в исходное запертое состояние, а транзистор 18 переходит в активный режим под действием выходного сигнала компаратора 12, поступакщего через диод 13на его базу и запирающего диоды14 и 15.Положительный технический эффектблагодаря вновь введенным элементам 9-20 заключается в повышениистабильности амплитуды выходныхимпульсов как при колебаниях питающего напряжения, так и при изменении температуры окружающей среды. Кроме того, обеспечивается повышение крутизны среза импульсов, что раааиряет воэможности применения Формирователя.1075390 РСоставитель В.КаэаковТехред С.Легеэа Корректор А.Эимокосов Редак тор В. Иванов а Подписи акаэ 515 Патент ф, г; Ужгород, ул. Проектн ал Тираж 862 ВНИИПИ Государстве по делам иэобре 13035, Москва, Т.-35ного комитета СССений и открытийРаушская наб., д