Генератор пилообразного напряжения

(51) 5 1) 200322 03 К 4 08 КОЗ К 4 50 ПАТЕНТУ кий прибо Синь кевич изобретения: генератор пилообразения содержит два генератора посто 6, накопительный конденсатор 2, би-.истор 3, переключатель тока 4, исо уровня 5. 2 ип. ировскиинтин МихайЕомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(3) Лисенков Борис Николаевич; НеВладимир Мойсеевич; Синькевич Ва лович(5) Сущностьного ндпряжянного тока 1,полярный транзточник олорног Р ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯИзобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в блоках развертки цифровых стробоскопических осциллографов,Известен генератор пилообразного на- бпряжения, выполненный по схеме интегратора Миллера и содеражщий операционныйусилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи и цепь разряда,включающую ключевой транзистор, коллектор которого связан с выходом устройства.В исходном состоянии напряжение на коллекторе насыщенного ключевого транзистора определяет начальный уровеньпилообразного сигнала, 15Поскольку обратная связь генераторапилообразного напряжения включается снекоторой задержкой и переход ключевоготранзистора из состояния насыщения в режим отсечки также происходит с задержкой, 2 Ото известный генератор начинает формировать линейный участок пилообразного сигнала с большой задержкой,Известен генератор пилообразного напряжения, содержащий генератор постоянного тока, накопительный конденсатор иключевой биполярный транзистор, Биполярный транзистор осуществляет включение зарядного тока на накопительныйконденсатор, разряд последнего и привязку 30начального уровня пилообразного напряжения,В отличие от аналога в этом генератореотсутствует задержка включения, обусловленная обратной связью. Однако задержка, 35связанная с переходом ключевого транзи стора из режима насыщения в режим отсечки, остается, что не позволяет использоватьэтот генератор для формирования пилообразного напряжения с высокой крутизной. 40Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству являетсягенератор пилообразного напряжения, содержащий два генератора постоянного тока, вход. первого из которых соединен с 45первой шиной питания, переключатель тока, вход которого соединен с выходом второго генератора постоянного тока, первыйи второй управляющие входы - соответст. венно с первой и второй входными шинами 50запуска, первый выход-с первой обкладкойконденсатора, вторая обкладка которого соединена с общей шиной и выходную шину.Кроме того, устройство включает в себя повторитель напряжения, сравнивающее устройство и два диода. По сравнению сизвестными, упомянутыми выше генераторами этот генератор обеспечивает формирование пилообразного напряжения сзначительно меньшей задержкой. Причиной тому является отсутствие режима насыщения ключевого транзистора,Однако основным недостатком этого устройства остается сравнительно большая задержка формирования линейного участка пилообразного сигнала, вызванная тем, что для стабилизации начального уровня пилообразного сигнала используются два ключевых элемента (диод и транзистор), подключенные к первой обкладке конденсатора, Такое включение приводит к тому, что помеха, обусловленная прохождением управляющего сигнала через емкости р-и перехода упомянутых диода и транзистора, удваивается по сравнению с известными устройствами. Суммирование помех на обкладке конденсатора происходит иэ-за синфазного изменения управляющих сигналоа на ключевых элементах, ЭтО приводит к увеличению искажения начального участка пилообразного сигнала, т.е. к задержке Формирования линейного участка пилообразного сигнала. Описанный эффект в наибольшей степени проявляется при Формировании пилообразного сигнала с большой крутизной и соответственно использовании конденсатора малой емкости. Кроме того, увеличению задержки способствует то обстоятельство, что один из ключевых элементов (диод) управляется не входным сигналом с шины запуска, а уже задержанным сигналом, сформированным из входного сигнала с помощью переключателя тока на транзисторах,Цель изобретения - повышение быстродействия эа счет уменьшения задержки формирования линейного участка пилообразного сигнала относительно сигнала запуска.Поставленная цель достигается тем, что в. известное устройство, содержащее два генератора постоянного тока, вход первого из которых соединен с первой шиной питания, переключатель тока, вход которого соединен с выходом второго генератора постоянного тоха, первый и второй управляющие входы - соответственно с первой второй входными шинами запуска, первый выход - с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с общей шиной, выходную шину. введены транзистор и источник опорного уровня, вцход которого соединен с базой транзистора, эмиттер которого соединен с выходом первого генератора постоянного тока, коллектор - с выходной шиной и с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена со вторым выходом переключателя тока, причем вход второго генератора постоянного тока соединен со второй шиной питания.Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что, благодаря введению источника опорного уровня и биполярного транзистора, управление этим транзистором, используемым для привязки начального уровня, осуществляют не сигналомзапуска на базе транзистора, как в известных устройствах, а непосредственно формируемым пилообразным сигналом по его коллектору, Это позволяет обеспечить насыщение биполярного транзистора не током, равным току заряда накопительного конденсатора; во много раз меньшим током, При этом, число неосновных носителей . в базе насыщенного биполярного транзистора, а значит и задержка его выключения во столько же раз уменьшаются. Такое решение способствует уменьшению времени задержки включения пилообразного сигнала при сохранении высокой стабильности его начального уровня, так ак к первому выводу конденсатора подключают только дин р-и переход, управляемый сигналом запуска(а не два, как в прототипе).Предлагаемый генератор пилообразного напряжения отличается от прототипа наличием дополнительных элементов и связей, что свидетельствует о соответствиипредлагаемого технического решения критерию изобретения "новизна".Следует отметить, что вновь введенныеэлементы широко известны и каждый в отдельности выполняет в предложенном устройстве традиционно присущие емуфункции. Вместе с тем, за счет новых указанных выше связей эти элементы обеспечивают уменьшение задержкиформирования пилообразного сигнала относительно сигнала запуска, т.е. в конечном итоге вновь введенные элементы придают заявленному устройству новое, не вытекающее впрямую из их известных свойств, свойство, что свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию изобретения "существенные отличия".На фиг. 1 представлена структурно- принципиальная схема предлагаемого генератора пилообразного напряжения; нафиг. 2 - форма сигналов в характерных точках структурно-принципиальной схемы генератора пилообразного напряжения. При этом нэ фиг, 2 а,б показан симметричный сигнал на шине сигнала запуска, на фиг. 2 в изображена форма выходного сигнала генератора пилообразного напряжения,Генератор пилообразного напряжения состоит из первого генератора 1 постоянного тока, накопительного конденсатора 2, би 10 15 20 25 30 40 45 50 55 полярного транзистора 3, переключателя 4 тока, источника 5 опорного уровня и второго генератора 6 постоянного тока.Вход второго генератора 6 постоянного 5 тока подключен первой шине питания, авыход - к входу переключателя 4 тока. Симметричный управляющий вход переключателя 4 тока соединен с шиной сигнала запуска. Выходы переключателя 4 тока подключены соответственно к общей шине и выходу генератора пилообразного напряжения. Накопительный конденсатор 2 включен между общей шиной и выходом генератора пилообразного напряжения, База биполярного транзистора 3 соединена с выходом источника 5 опорного уровня. Вход первого генератора 1 постоянного тока подключен ко второй шине питания. Выход первого генератора 1 постоянного тока соединен с эмиттером биполярного транзистора 3, Коллектор биполярного транзистора 3 подключен к выходу устройства,Предлагаемый генератор пилообразного напряжения предназначен для построения блока развертки цифрового стробоскопического осциллографа и работает следующим образом. Полный цикл формирования пилообразного напряжения состоит из трех этапов различной длительности, на каждом из которых формируется определенная часть пилообразного сигнала.Первый этап, на котором происходитформирование (привязка) начального уров ня выходного пилообразного сигнала, начинается в момент времени 11 после полного разряда накопительного конденсатора и заканчивается в момент времени 2 с появлением сигнала "запуск" на шине сигнала управления (см. фиг. 1, 2), Весь ток генератора 6 тока стекает на этом этапе через переключатель 4 тока на общую шину, При этом, через.эмиттер в базу транзистора 3 течет постоянный ток разряда 1 р, задаваемый генератором 1 постоянного тока, Транзистор 3 находится в состоянии глубокого насыщения. Потенциал коллектора транзистора 3. соединенного с накопительным конденсатором 2 и с выходом устройства, приблизительного соответствует потенциалу его базы. подсоединенной к выходу источника 5 опорного напряжения (см. фиг. 1).Поэтому начальный уровень Он пилообразного сигнала близок к выходному напряжению источника 5 и является весьма стабильным, Длительность первого этапа Тн определяется частотой повторения сигнала "запуск" и может изменяться в широком диапазоне независимо от остальных параметров пилообразного сигнала.2003222 На втором этапе, начиная с момента времени 1 г до момента времени э, происходит формирование нарастающего участка пилообразного сигнала (см. фиг. 2 в). Для этого, под действием сигнала "запуск" (см, фиг, 2 а,б), ток генератора 6 постоянного тока переключается переключателем 4 на накопительный конденсатор 2 (см. фиг. 1). Длительность второго этапа соответствует длительности сигнала "запуск". Некоторая часть зарядного тока Ь используется для перевода транзистора 3 из режима глубокого насыщения в активный режим и для нейтрализации тока Р. Последний начинает поступать через работающий в активном режиме транзистора 3 на генератор 1, который в предлагаемом устройстве играет роль токоотвода (см. фиг, 1), В результате, скорость нарастания выходного пилообразного сигнала прямо пропорциональна разности токов (4 -р) и обратно пропорциональна емкости накопительного конденсатора 2. Формула изобретенияГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий два генератора постоянного тока, вход первого иэ которых соединен с первой шиной питания, переключатель тока, вход которого соединен с выходом второго генератора постоянного тока, первый и второй управляющие входы - соответственно с первой и второй входными шинами запуска; первый выход - с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с общей шиной, выходную шину, отличающийся тем,После окончания сигнала "запуск" в момент времени тз переключатель 4 тока отключает зарядный ток 1 от накопительногоконденсатора 2 и начинается этап разряда,5 который длится до полного разряда конденсатора в момент времени т 1(см. фиг. 2 в). Наэтом цикл формирования пилообразногосигнала завершаешься.Преимущество предлагаемого устрой 10 ства заключается в том, что это устройствообеспечивает существенное уменьшениевремени задержки формирования пилообразного сигнала относительно момента появления сигнала запуска, по сравнению с15 аналогами и прототипом при сохранениивысокой стабильности начального уровня.Указанное преимущество достигается благодаря тому, что стабильность начальногоуровня обеспечивается с помощью насы 20 щенного транзистора 3,(56) Патент Франции В 2287808, кл. Н 03 К4/08. 1976,25 что, с цеяью повышения быстродействиязз счет уменьшения задержки формирования рабочего хода пилоабрззного сигнала относительно входного сигнала запуска, в него введены транзистор и источник опор ного уровня, выход которого соединен сбазой транзистора, змиттер которого соединен с выходом первого генератора постоянного тока, коллектор - с выходной шиной и с первой обкладкой коиденсато ра, вторая обкладка которого соединена свторым выходом переключателя тока, причем вход второго генератора постоянного тока соединен с второй шиной питания.,Семенькова Техред М. Моргентал Лис ррек да Заказ 32 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 30