Формирователь импульсов (его варианты)

Союз Советски кСоциапистическикРеспублик ЮРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К(61) До (22)Зая ннтельное кено 22.12,8 т,свид-в 21) 3219641/18-21 1)М. КлН 03 К Н 03 К присоединением заявк дарстеенный каинт СССР 3) Приоритет Опубликовано 1 елам иаабретенн н открытий 1.82. бюллетень М 4 я описания 18. 11.82 53) УДК 621.(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ (ЕГО ВАРИАНТ 2низкого к высокому уровИзобретение относится к импульсной технике, в частности - к устрой ствам формирования импульсов наносекундного диапазона с большим током и напряжением, и может быть использовано в узлах электронновычислительных машин в качестве интегрального быстродействующего формирователя импульсного тока для управления магнитными запоминающими устройствами импульсами тока 0,1-1,0 А напряжениегл 10-0 В. Известно устройство для формирования больших импульсных токов, содержащее входной, фазоразделительный и выходной каскады набиполярных тран зисторах, подключенного к общему источнику питания, причем.в качестве эмиттерной нагрузки транзистора фазо разделительного каскада использована катушка индуктивности, в связи с чем схема формирует выходной ток только в момент переключения входного напря жения отню 111,Однако в данном устройстве длительность Выходного токового импульс определяется не. длительностью входного управляющего импульса, а параметрами катушки индуктивности. Недостатками устройства являются также значительное потребление мощности от источника питания, так как гразоразделительный каскад потребляет от источника питания мощность в течение всего времени, пока его .транзистор находится во включенном состоянии и ограниченные функциональные возможности, в частности устройство не позволяет получать выходные импульсы повышенного напряжения и мощности при управлении от стандартных низковольтных схем (например - ТТЛ схем). Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является формирователь импульсов, содержащийвходной, фазоразделительный и выходной каскады на транзисторах. Входнойкаскад содержит логическую схему иподключен к низковольтному источникупитания для маломощных цепей, а фаэораэделительный каскад имеет прямойи инвертирующий выходы, подсоединенные ко входам выходного каскада, иподключен к высоковольтному источни"ку питания для мощных цепей. Выходнойкаскад содержит ключ с мощным выходным транзистором, а также первый ивторой предвыходные транзисторы иподсоединен к отдельному либо общему с Фазоразделительным каскадом высоковольтному источнику питания длямощных цепей,Недостатком этого Формирователяявляется значительное потреблениемощности от высоковольтного источника питания, которую потребляет вждущем режиме Фаэоразделительный каскад Формирователя, Кроме того, устройству присущи ограниченные функциональные возможности, связанные с однонаправленностью Формируемого тока.Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности и расширениефункциональных возможностей за счетформирования как втекающего, так ивытекающего токов,Указанная цель достигается согласно 1-ому варианту за счет того,что в формирователе импульсов, содержащем входной, фазоразделительный ивыходной каскады, входной каскадподключен к источнику питания длямаломощных цепей, а выходной - кисточнику питания для мощных цепей,выходной каскад выполнен на первом,втором и третьем транзисторах, фазоразделительный каскад подключен кисточнику питания для маломощных цепей, причем между Фазоразделительным и выходным каскадами введенкаскад коммутатора, содержащий токозадающий полевой транзистор, стоккоторого соединен с базой первоготранзистора выходного каскада и коллектором первого транзистора коммутатора, эмиттер которого соединен с.общей шиной, затвор токозадающегополевого транзистора через параллельно соединенные резистор и первыйстабилитрон подключен. к источникупитания для мощных цепей, непосредственно соединен с коллектором второго транзистора коммутатора, истоктокозадающего полевого транзисторакад выполнен по схеме с тремя дополнительными транзисторными ключами,входы которых включены в неинвертирующую цепь фазоразделительного каскада, причем выход первого дополнительного ключа через токоограничивающий резистор подсоединен к эмиттеру второго транзистора коммутатора,выход второго дополнительного ключаподсоединен к базе первого транзистора коммутатора, выход третьего дополнительного ключа подсоединен к ба 1 О 15 зе второго транзистора выходного каскада.Согласно второму варианту указанная цель достигается за счет того, что Фазоразделительный каскад подключен к источнику питания для мало-мощных цепей, между Фазоразделительным и выходным каскадами введен каскад коммутатора, содержащий первый,д второй и токозадающий транзисторы, где эмиттер токозадающего транзистора соединен с базой первого транэистора выходного каскада и коллекторомпервого транзистора коммутатора,эмиттер которого соединен с общейшиной, база токозадающего транзистора через резистор подключена к егоколлектору и непосредственно соединена с коллектором второго транзистора коммутатора, эмиттер которогосоединен с общей,.шиной, коллектортокозадающего транзистора через резистор подключен к источнику питания для мощных цепей, при этом фазоразделительный каскад выполнен по схеме с тремя дополнительными транзисторными ключами, входы которых включены в неинвертирующую цепь фазоразделительного каскада, причем выход первого дополнительного ключа подсоединен к базе второго транзистора коммутатора, выход второго дополнительного ключа подсоединен к базе первого транзистора коммутатора, выход третьего дополнительного ключа под-. соединен к базе второго транзистора выходного каскада.На фиг. 1 изображена функционально-электрическая схема упрощенного 1-.го варианта формирователя с каскадом коммутатора, в котором в качестве активных элементов использованы токозадающий полевой транзистор с р-и переходом и каналом р-типа, би 562 4через второй стабилитрон подключен к источнику питания для мощных цепей, при этом фазоразделительный кас62 6ограничивающие резисторы во входныхцепях второго и третьего дополнительных ключей 34 и 35, резисторнагрузки первого дополнительного ключа 36, резисторы нагрузок второго итретьего дополнительных ключей 3738, резистор нагрузки фазораэделительного транзистора в его неинвертирующей цепи 39, фазоразделительныйтранзистор 40, резистор нагрузки фароразделительного транзистора в егоинвертирующей цепи 41, согласующийтранзистор в цепях нагрузок второго .и третьего дополнительных ключей 42,элементы согласования фаэоразделительного каскада со входным каскадом 43-46.На фиг, 3 изображены биполярныйтакозадающий транзистор в каскадекоммутатора 47, резистор для включения токозадающего транзистора 48,токоограничивающий резистор 49.Работу устройства рассмотрим поупрощенной схеме (фиг. 1),При подаче положительных импульсов на все входы 21 на выходе входного каскада 5 устанавливается высокий уровень напряжения, который передается непосредственнона прямой выход 6 фазоразделительного каскада 2,и через инвертор - на инвертирующийвыход 7. Оба эти уровня воздействуютна входы каскада коммутатора и входвыходного каскада следующим образом:второй биполярный транзистор коммутатора 10 и полевой токозадающийтранзистор 8 оказываются открытыми,а первый биполярный транзистор коммутатора 9 закрыт. При этом обастабилитрона коммутатора 12 и 13находятся в режиме стабилизации на-.;пряжения и определяют напряжения за,твора и истока полевого транзистора 8, 8 этом режиме полевой транзистор генерирует ток, включающий первый 14 и третий 18 транзисторы выходного каскада 4, когда как второйтранзистор 15 выходного каскада оказывается закрытым, 8 результате Формирователь по выходам 19 и 20 устанавливается в открытое состояние.При подаче на любой из входов 21формирователя низкого уровня напряжения формирователь переходит в ждущий режим, т.е, на выходах 6 и 7 фазоразделительного каскада 2 появляются соответственно низкий и высокийуровни напряжения, которые обеспечивают закрывание второго биполярно 5 9745полярные и-р-п транзисторы, а такжестабилитроны; на фиг, 2 - функционально-электрическая схема 1-го варианта формирователя, в фазоразделительный каскад которого дополнительно введены три транзисторных ключа,входы которых включены в неинвертирующую цепь фазоразделительного кас- .када, а выходы - к входам коммутатора иодному из входов выходного каскада; на фиг. 3 - функциональнаяэлектрическая схема 2-го вариантаформирователя с токозадающим биполярным транзистором в каскаде коммутатора. 15Устройство содержит (фиг. 1) входной каскад 1, фазоразделительныйкаскад 2, каскад коммутатора 3, выходной каскад 4, вход фазоразделительного и выход входного каскадов 5, 20прямой (неинвертирующий) выход фазоразделительного каскада 6, инвертируоций выход фазоразделительногокаскада 7, токозадающий полевой транзистор коммутатора 8, первый биполярный транзистор коммутатора 9, второй биполярный транзистор коммутатора 10, резистор для выключения токо-эадающего транзистора 11, ограничивающий стабилитрон 12, стабилитрондля выключения токоэадающего транзистора 13, первый транзистор выходНого каскада 14, второй транзисторвыходного каскада 15, ускоряющий, диод 16, ускоряющий резистор 17,третий (выходной) транзистор выходного каскада 18, выход формирователяцля втекающего тока 19, выход формирователя для вытекающего тока 20, входы формирователя 21, шина источника.питания для маломощных цепей 22, шина источника питания для мощных цепей 23Устройство также содержит (фиг.2)выход первого дополнительного ключафазоразделительного каскада 24, выход второго дополнительного ключа25, выход третьего дополнительногоключа 26, основной транзистор первого дополнительного ключа 27, основ 50ные транзисторы второго и третьегодополнительных ключей 28 и 29, транзистор, предотвращающий насыщениепервого дополнительного ключа 30,транзисторы, предотвращающие насыщение второго и третьего дополнительных ключей 31 и 32, токоограничивающий резистор во входной цепи перво"го;дополнительного ключа 33, токо 9745го транзистора ,10 и открывание первого биполярного транзистора 9 коммутатора 3, в результате чего затвор полевого транзистора 8 через резистор 11, по которому не протекает ток закрывшегося транзистора 10, оказывается под потенциалом источника питания 23, При этом стабилитрон 12 выключается, а исток транзистора 8 через второй стабилитрон 13 оказы-, вается отрицательно смещенным относительно затвора, что приводит к закрыванию полевого транзистора 8,Полевой транзистор более не генерирует ток включения выходного каскада 4, а на базы первого 14 и третьего 18 транзисторов выходного каскада4 поступают низкие напряжения, в результате чего третий (выходной) транзистор 18 выключается и формирователь 26по выходам 19 и 20 устанавливается взакрытое состояние.Устройство, построенное по упрощенной схеме Фиг. 1, имеет недостаток, приводящий к понижению его надежности. Недостаток устройства(фиг, 1) заключается в том, что технологический разброс входных характеристик транзисторов 9 и 15, базыкоторых объединены, приводит к час- рятичному перехвату тока одним из них,в результате чего второй транзистороказывается неполностью. включенным.Для преодоления этого недостатка вФазоразделительный каскад введенытри идентичных ненасыщающихся ключа,входы которых включены в общую неинвертирующую цепь фазоразделительного каскада, а выходы - ко входамкоммутатора и входу выходного. каскадапо базе транзистора 15 (Фиг. 2).Устройство по Фиг. 2 работает подобно схеме (фиг. 1) со следующимиотличиями.При подаче положительного импульса на все входы 21 формирователя пе. реключающие транзисторы 27, 28 и 29ненасыщающихся ключей Фазоразделительного каскада устанавливаются воткрытое состояние, в резупьтате чего на инвертирующих выходах 24, 25и 26 этого каскада устанавпиваются , низкие уровни напряжения, что приводит к выключению по раздельным цепямтранзисторов 9 и 15 и включению поотдельной цепи транзистора 10.При подаче на любой из входов 21Формирователя низкого давления уровня напряжения переключающие транзис 62 8торы 27, 28 и 29 устанавливаются в закрытое (непроводящее) состояние, в результате чего транзисторы 9 и 15 включаются, а транзистор 10 выключается также по раздельным цепям.В тех случаях, когда недопустимо одновременное использование полевых и биполярных транзисторов, предпоч- тительным является второй вариант устройства (рис. 3).В этом варианте устройства в цепь коллектора токозадающего биполярного транзистора 47 необходимо ввести резистор 40, ограничивающий ток включения транзистора 14 выходного каскада 4. Резистором 48 задается ток базы транзистора 47.Работа устройства по этому варианту не отличается от описанной для варианта 1.В первом варианте экономия мощности по сравнению с прототипом достигает 180 мВт для одного канала формирователяВторой вариант обеспечивает экономию до 90 мВт.Формула изобретения1. Формирователь импульсов, содержащий входной Фазоразделительный и выходной каскады, входной каскад подключен к источнику питания для маломощных цепей, а выходной - к источнику питания для мощных цепей, выходной каскад выполнен на первом, втором и третьем транзисторах, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощнос" ти и расширения Функциональных возможностей, Фазоразделительный каскад подключен к источнику питания для маломощных цепей, причем между Фазоразделительным и выходным каскадами введен каскад коммутатора, содержащий токозадающий полевой транзистор, сток которого соединен с базой первого транзистора выходного каскада и коллектором первого транзистора коммутатора, эмиттер которого соединен с общей шиной, затвор токозадающего полевого транзистора через параллельно соединенные резистор и первый стабилитрон подключен к источни" ку питания для мощных цепей, непосредственно соединен с коллектором второго транзистора коммутатора, ис,ток токозадающего полевого транзистора через второй стабилитрон под,ключен к источнику питания для мощ,ных цепей, при этом Фаэораэделительный каскад выполнен по схеме с тремя дополнительными транзисторными З ключами, входы которых включены в неинвертирующую цепь фазоразделительного каскада, причем выход первого дополнительного ключа через токоограницивающий резистор подсоеди нен к эмиттеру второго транзистора коммутатора, выход второго дополнительного ключа подсоединен к базе первого транзистора коммутатора, выход третьего дополнительного ключа 1 э подсоединен к базе второго транзистора выходного каскада.2. Формирователь импульсов, содер" жащий входной, Фазоразделительный и выходной каскады, входной каскад под ключен к источнику питаниядля маломощных цепей, а выходной - к источнику питания для мощных цепей, выходной каскад выполнен на первом, втором и третьем транзисторах, о т л и - 23 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и расширения функциональных воэможностей, фазоразделительный, каскад подклюцен к источнику питания для 30 маломощных цепей, причем между Фазораэделительным и выходным каскадом введен каскад коммутатора, содержащий первый, второй и токозадающий транзисторы, где эмиттер токозадаю"щего транзистора соединен с базойпервого транзистора выходного каскада и коллектором первого транзисторакоммутатора, эмиттер которого соединен с общей шиной, база токозадающего транзистора через резистор подключена к его коллектору и непосредственно соединена,с коллектором вто"рого транзистора коммутатора, эмиттер которого соединен с общей шиной,коллектор токозадающего транзисторачерез резистор подключен к источникупитания для мощных цепей, при этомфазоразделительный каскад выполненпо схеме с тремя дополнительнымитранзисторными ключами, входы которых включены в неинвертирующую цепьФазоразделительного каскада, причемвыход первого дополнительного ключа,подсоединен к базе второго транзистора коммутатора, выход второго дополнительного ключа подсоединен к базепервого транзистора коммутатора, выход третьего дополнительного ключаподсоединен к базе второго транэис"тора выходного каскада. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США М 3959671,кл. 307-270, 1974. 2. Техаэ Эпэйгцвепсэ, 1973, р.638" 640.(каталог) (прототип)..За 13 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ираж 959ПИ Государств делам изобр Москва, М(-3 Подпис нного комитета С тений и открытий Рауыская наб.,