Устройство формирования импульсов

о 1797058 Союз Советскию Социалистических РеспубликОп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОУСИОМУ С ИЛЬСИУ(22) Заявлено 03,01. 79 (21) 270 б 903/18-21с присоединением заявки И 9 . -рцМ, (д.е Н 03 К 5/01 ГосуАарствеякыв квинтет СССР яо лелем язобретекнй я открытий(23) ПриоритетОпубликовано 15,01.81. Ьюллетень М 2 Дата опубликования описания 17. 01. 81(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ тьпри чтожащеторо Изобретение относится к промиаленности средств связи и может бы использовано в схемах управления борами с зарядовой связью (ПЭС ), например в телевизионных камерах с применением ПЗС. Оно предназначено для преобразования уровня импульсно- го напряжения прямоугольной Формы малой величины до большой величины 115 и более вольт) для управления ПЗС.Известно устбойство преобразования уровня "1" импульсного напряжения от 3 В на выходе циФровых микросхем до 15-25 В на затворах ПЗС, содержащее два транзистора разных типов проводимости п-р-и и р-п-р змиттеры которых присоединены соответственно к отрицательной и положи" тельной шинам, коллекторы соединены и являются выходом устройства, управляющее импульсное напряжение со входа устройства поступает на базы транзисторов через два токоограннчивающих звена, состоящие каждое из соединенных параллельно резистора и конденсатора, причем между базой и эмиттером одного из транзисторов включается дополнительный резистор 11. Недостатком этого устройства является невысокая частота импульсного напряжения на выходе.Известно также устройство, содер жащее входной транзистор, база которого соединена с шиной входных сигналов через токоограничивающее звено, состоящее из соединенных параллельно резистора и конденсато ра, два переключающих транзистора разных типов проводимости, змиттеры которых соединены с положительной и отрицательной шинами источника питания, коллекторы соединены 15 с одним выводом резистора обратной связи, а базы соединены через аналогичные токоограничивающие звенья с коллектором входного транзисто-. ра 2 ) . ;щ Недостаток этого устройства - повышенное потребление энергии от источника питания.Цель изобретения - уменьшениепотре иения энергии и увеличение 25 частоты следования формируемых импульсов.Ука занная цель достигается тем, известное устройство, ссдер" входной транзистор, база косоединена с шиной входныхратить число устройств почти в двараза при управлении однострочнымПЗС датчиком иэображения. 65 сигналов через токоограничивающеезвено, состоящее из соединенных параллельно резистора и конденсатора,два переключающих транзистора разных типов проводимости, эмиттерыкоторых соединены с положительной и отрицательной шинами первогоисточника питания, коллекторы - содним выводом резистора обратной связи, а базы соединены через аналогичные токоограничивающие звенья с кол"лектором входного транзистора, введен дополнительный транзистор обратного по отношению к входному транзистору типа проводимости, дополнительный конденсатор и выходной каскад,причем коллектор дополнительноготранзистора соединен с коллекторомвходного транзистора,эмиттером соединенного с шиной второго источникапитания, эмиттер дополнительноготранзистора подключен к шинетретьего источника питания, абаза соединена непосредственно сдругим выводом резистора обратнойсвязи и подключена через дополнительный конденсатор к шине входныхсигналов, при этом коллекторы переключающихся транзисторов подсоедииены к шине выходных сигналов через выходной каскад, который ссдерФит два.транзистора разйого типапроводимости, эмиттеры которых соединены с шинами источника питания,базы .через токоограничивающие звенья подключены к входной, а коллекторы к выходной шине каскада.На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства формирования импульсов; на фиг. 2 - схемавыходного каскада устройства, вариант;на фиг. 3 - схема выходного каскада устройства, вариант; на фиг. 4 диаграмма импульсных напряжений устройства.Устройство (фиг. 1) содержитвходной р-и-р транзистор 1, база которого соединена со входом устройства через токоограничивающее звено, состоящее из соединенных параллельно резистора 2 и конденсатора3, два переключающих транзистора4 и 5 разных типов проводимости,эмитер транзистора 4 соединен сотрицательной шиной первого источника питания, а транзистора 5 - сположительной шиной этого источникапитания Е(, коллекторы соединены содним выводом резистора 6 обратнойсвязи, а базы соединены через аналогичные токоограничивающие звенья, состоящие из резисторов 7 и 8, и конденсаторов 9 и 10, с коллектором входного транзистора 1. Коллектор дополнительного транзистора 11 соединен с коллектором входного транзистора 1, эмиттер которого соединен с положительной шиной источника питания Ет, база допол 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 40 нительного транзистора соединенас другим выводом резистоРа б обратной связи, эмиттер соединен с отрицательной шиной источника пита ния Е 3, конденсатор 12 включен между базой дополнительного транзистора 11 и входом устройства. Выходнойкаскад 13 соединен с коллекторамипереключающих транзисторов 4 и 5,а его выход является выходом устройства. Отрицательная шина источника питания Е соединяется с положительными шинами источников питания Е и Е 3 и с корпусом. Практически величина напряжения источника питания Есоставляет от +1,5 до +2 В.Если в качестве источника Еиспользовать источник питания +5 В цифровых микросхем, то между базой иэмиттером входного транзистора необходимо включить дополнительный резистор, Если для управления устройством используются цифровые элементы "отрицательной логики", то источник питания Л не нужен, В этом случае эмиттер входного транзистора сое -диняется с положительной шиной источника питания Е 3,С целью сокращения числа источников питания, вместо источников питания Еи Е 3, а также вместо источни-.ка питания выходного каскада можноприменить один общий источник.Выходной каскад может быть построен, например, по схеме симметричного эмиттерного повторителя натранзисторах 14 и 15 разных типовпроводимости (фиг, 1), коллекторы ко -торых присоединены к соответствующим шинам источника питания, а эмиттеры соединены и являются выходомустройства, Базы транзисторов 14 и15 соединены между собой и соединеныс коллекторами переключающих транзисторов 4 и 5. Такой выходной каскад не инвертирует входной сигнал.Выходной каскад может выполнятьинверсию входного сигнала (фиг.2),Схема этого выходного каскада полностью аналогична каскаду переключающих транзисторов 4 и 5 (фиг. 1),Выходной каскад может быть построен по более сложной схеме припомощи транзисторов 18-21 (фиг. 3).На соединенных вместе коллекторахтранзисторов 18 и 19 образуетсявыходное импульсное напряжение прямоугольной формы, инвертированноепо отношению ко входному напряжению. На коллекторах транзисторов20 и 21 образуется неинвертированноевыходное импульсное напряжение.Существование на выходах одногоустройства как инвертированного, таки неинвертированного выходных импульсных напряжений позволяет сокУстройство можно без каких-либо изменений использовать совместно с ПЗС,выполненными как на основе полупроводника и-типа проводимости, так и полупроводника р-типа. Но в устройстве, предназначенном преимущественно для работыПЗС на полупроводнике р-типа, целесообразно изменить по сравнению с фиг. 1 проводимости транзисторов и шины источников питания на обратные.Любой транзистор может быть выполнен по схеме составного транзистора(схема Дарлингтона). Это обеспечивает более высокую энергоэкономичность устройства, в особенности впреимущественно статическом режиме его работы.При массовом производстве устройства целесообразно изготовление элементов его схемы на одном общемкристалле или на небольшом числекристаллов полупроводника. В этомслучае в устройстве вместо резисторов можно применить полевые транзисторы с изолированным затвором. Вкачестве конденсаторов могут бытьиспользованы МДП-конденсаторы илиемкости закрытых р-и переходов,Устройство работае следующим образом,импульсное напряжение прямоугольной формы (фиг. 4, ось А) подаетсяс выхода цифровой микросхемы навход устройства и, воздействуя черезтокоограничивающее звено (резистор2 и конденсатор 3), в момент времени с, включает транзистор 1. Скачокнапряжения от переднего фронта этого импульсного напряжения также поступает через конденсатор 12 на базутранзистора 11 и дифференцируется.Поэтому на базе п-р-и транзистора11 образуется отрицательный экспоненциально-спадающий импульс (фиг.4,ось Б, кривая а), который в момент времени с закрывает этот транзистор на время своей длительностис:1 . Промежуток времени С,определяется временем превышения по абсолютной величине этим импульсом порогового напряжения тока базы ПОП транзистора 11. При одновременном включении транзистора 1 .и выключении тран зистора 11 их коллекторы в момент времени с 4 приниМают потенциал,близкий потенциалу положительной шины источника питания Е (Фиг. 4, ось В). Возникающий на коллекторах этих транзисторов положительный перепад напряжения по своей величине близок к напряжению второго и третьего источников питания (Е 2 + Е), . Этот скачок напряжения поступает через два токоограничивающих звена (резисторы 7 и 8 и коьденсаторы 9 и 10) на базы п-р-п транзистора 4 и р-п-р транзистора 5, причемтранзистор 4 включается, а транзистор 5 выключается. Благодаря высокочастотности транзисторов устройства, а также благодаря существованиюв токоограничивающих звецьях ускоряющих конденсаторов 9 и 10 переклю чение транзисторов 4 и 5 происходитпочти непосредственно в момент времени с. Таким образом, в этот момент времени коллекторы транзисторов 4 и 5 скачком гриобретают потен циал, близкий потенциалу отрицательной шины источника питания Е(фиг.4,ось Г), который воспроизводится при,помощи выходного каскада на выходеустройства (Фиг. 4, ось Д), Отрицательный перепад напряжения, образовавшийся в момент времени с на коллекторах транзисторов 4 и 5, черезрезистор 6 обратной связи воздействует на базу транзистора 11 (фиг.4У-ось Б, кривая б)и, спадая экспонен циально; подтверждает с некоторойзадержкой Т по времени выключенноесостояние этого транзистора. Промежуток времени ь определяетсяотносительно порогового напряже ния Оп на базе транзистора 11. Величина резистора 6 и конденсатора12 выбирается таким образом, чтобывеличина Г была меньше Г 1 . В момент времени с потенциал входаскачком принимает уровень "1" и закрывает транзистор 1. На базе транзистора 11 этому положительному скачку напряжения соответствует экспоненциальноспадающий импульс (фиг.4,ось Б, кривая в), который открываеттранзистор 11 в момент времениВ этот момент времени на коллекторахтранзисторов 1 и 11 образуется отрицательный перепад напряжения (фиг.4ось В), который через токоограничи вающие звенья воздействует на базытранзисторов 4 и 5. Поэтому транзистор 4 закрывается, а транзистор 5открывается, т.е. потенциал коллекторов этих транзисторов в момент вре мени с 2 скачком приобретает потенциал, блйзкий потенциалу положительной шины питания источниЕ(Фиг. 4, ось Г). Этот уровень воспроизводится на выходе устройства(Фиг. 5, ось Д) при помощи выходного каскада. Положительный скачокнапряжения посредством резистора 6обратной связи подтверждает включенное состояние транзистора 11 с некоторым запозданием Т(фиг. 4, осьБ, кривая г), но до прекращения действия продифференцированного.перепада входного напряжения (фиг. 4,ось Б, кривая в). Уровень на выходеподде"живается до момента времени 0 сз, когда начинается следующий период функционирования устройства.В предлагаемом устройстве уменьшение потребляемой энергии достигается главным образом за счет почти полного исключения статической сос797058 ход фиг,1 тавляющей тока входного транзистора; при применении предла аемогоустройства в телевизионных камерах,близких к частотам разложения. вещательного стандарта, общая экономияэнергии источника питания (принимая во внимание как режим непрерывного формирования импульсов, таки статический режйм работы) составит минимум 30%. Формула изобретения 1. Устройство формирования импульсов, содержащее входной транзистор, база которого соединена с шиной входных сигналов через токоограничивающее звено, состоящее из соединенных параллельно резистора и конденсатора, два переключающих транзистора разных типов проводимости, эмиттеры которых соединены с положительной и отрицательной шинами первого источника питания, коллекторы соединены с одним выводом резистора обратной связи, а базы соединены через аналогичные токоограничивающие звенья с коллектором входного транзистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потребляемой энергии и увеличения частоты следования формируемых импульсов, в него введен дополнительный транзистор обратного по отношению к входному транзисторутипа проводимости, дополнительный конденсатор и выходной каскад,причем коллектор дополнительноготранзистора соединен с коллекторомвходного транзистора,эмиттером соединенного с шиной второго источника питания, эмиттер дополнительноготранзистора подключен к шине третьего источника питания, а база соединена непосредственно с другим выводом резистора обратной связи и подключена через дополнительный конденсатор к шине входных сигналов, приэтом коллекторы переключающихся3 транзисторов подсоединены к шиневыходных сигналов через выходнойкаскад.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, выходнойЩ каскад содержит два транзистора разного типа проводимости, эмиттеры которых соединены с шинами источникапитания, базы через токоограничивающие звенья подключены к входной,а коллекторы к выходной шине каскада.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Будинский Я. Логические цепи вцифровой технике. М фСвязь",1977, с. 337.Зф 2. Патент США Р 3858059, кл. 307264, 1974 (прототип).797058ОИРУНИИПИ Заказ 9800/77 Тираж 999 Подписное Филиал ППП "Патент", .Ужгород,ул.Проектная