CS219701B1 - Connection of fast triggered saw voltage generator with linearized waveform - Google Patents
Connection of fast triggered saw voltage generator with linearized waveform Download PDFInfo
- Publication number
- CS219701B1 CS219701B1 CS313980A CS313980A CS219701B1 CS 219701 B1 CS219701 B1 CS 219701B1 CS 313980 A CS313980 A CS 313980A CS 313980 A CS313980 A CS 313980A CS 219701 B1 CS219701 B1 CS 219701B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- charging
- zener diode
- voltage
- resistor
- capacitor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
Zapojení podle vynálezu se týká elektronického obvodu, u kterého se řeší linearizace procesu nabíjení kondenzátoru novým způsobem, a to použitím napěťově závislé kapacity P—N přechodu Zenerovy diody polarizované v závěrném směru. Podstatou vynálezu je, že do společného bodu jednoho konce nabíjecího odporu a anody vybíjecí diody je zapojena paralelní kombinace nabíjecího kondenzátoru a katody Zenerovy diody, přičemž druhý konec paralelní kombinace nabíjecího kondenzátoru a anody Zenerovy diody je uzemněn. Vzájemnou kombinací velikosti nabíjecí kapacity a druhu Zenerovy diody lze získat velmi malý činitel nelinearity (ε<1%), přičemž strmost narůstání pilového napětí může být velká (až 10? v/sj. Obvod je možné použít v různých zapojeních, např. u srovnávacích časových obvodů, kde získáme např. amplitudu 0,5 V, budou-li se dva vstupní impulsy časově odlišovat pouze o 25 ns, v převodnících časového intervalu na amplitudu apod.The circuit according to the invention relates to an electronic circuit in which the linearization of the capacitor charging process is solved in a new way, namely by using the voltage-dependent capacitance of the P—N junction of a reverse-biased Zener diode. The essence of the invention is that a parallel combination of a charging capacitor and a cathode of a Zener diode is connected to the common point of one end of the charging resistor and the anode of the discharging diode, while the other end of the parallel combination of the charging capacitor and the anode of the Zener diode is grounded. By combining the size of the charging capacity and the type of Zener diode, a very small nonlinearity factor (ε<1%) can be obtained, while the steepness of the sawtooth voltage increase can be large (up to 10? v/sj. The circuit can be used in various connections, e.g. in comparator timing circuits, where we obtain, for example, an amplitude of 0.5 V, if the two input pulses differ in time by only 25 ns, in time interval to amplitude converters, etc.
Description
Zapojení podle vynálezu se týká elektronického obvodu, u kterého se řeší linearizace procesu nabíjení kondenzátoru novým způsobem, a to použitím napěťově závislé kapacity P—N přechodu Zenerovy diody polarizované v závěrném směru. Podstatou vynálezu je, že do společného bodu jednoho konce nabíjecího odporu a anody vybíjecí diody je zapojena paralelní kombinace nabíjecího kondenzátoru a katody Zenerovy diody, přičemž druhý konec paralelní kombinace nabíjecího kondenzátoru a anody Zenerovy diody je uzemněn. Vzájemnou kombinací velikosti nabíjecí kapacity a druhu Zenerovy diody lze získat velmi malý činitel nelinearity (ε<1%), přičemž strmost narůstání pilového napětí může být velká (až 10? v/sj.The circuitry according to the invention relates to an electronic circuit in which the linearization of the capacitor charging process is solved in a new way by using a voltage-dependent capacitance P-N of the Zener diode transition polarized in the reverse direction. It is an object of the invention that a parallel combination of the charging capacitor and the Zener diode cathode is connected to a common point of one end of the charging resistor and the discharge diode anode, the other end of the parallel combination of the charging capacitor and the Zener diode being grounded. By combining the size of the charging capacity and the type of Zener diode, a very small non-linearity factor (ε <1%) can be obtained, while the steepness of the saw voltage increase can be large (up to 10? V / sj).
Obvod je možné použít v různých zapojeních, např. u srovnávacích časových obvodů, kde získáme např. amplitudu 0,5 V, budou-li se dva vstupní impulsy časově odlišovat pouze o 25 ns, v převodnících časového intervalu na amplitudu apod.The circuit can be used in various circuits, for example in comparative time circuits, where we obtain, for example, an amplitude of 0.5 V, if the two input pulses differ in time only by 25 ns, in time-to-amplitude converters, etc.
JĎGo
OO
Vynález se týká zapojení elektronického obvodu rychlého spouštěného generátoru pilového napětí, u kterého se řeší linearizace procesu nabíjení kondenzátoru novým způsobem.The invention relates to the connection of an electronic circuit of a fast triggered saw voltage generator, in which the linearization of the capacitor charging process is solved in a new way.
Dosud známé generátory pilového napětí mají linearizaci procesu nabíjení kapacity řešenou v podstatě dvěma základními způsoby, a to buď způsobem výroby pilového napětí nabíjením kondenzátoru zdrojem konstantního proudu, anebo nabíjením kondenzátoru přes nelineární odpor. V těchto obvodech je velmi obtížné získat velkou změnu (strmost) narůstáním pilového napětí, neboť při vysokých kmitočtech (řádu 108 Hz a více) se velmi uplatní parazitní kapacita především aktivních prvků.Known saw voltage generators have a linearization of the capacity charging process solved essentially by two basic methods, either by the method of producing the saw voltage by charging the capacitor with a constant current source or by charging the capacitor through a non-linear resistance. In these circuits it is very difficult to obtain a large change (slope) by increasing the saw voltage, because at high frequencies (of the order of 10 8 Hz and more) the parasitic capacity of mainly active elements is very useful.
Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, jehož podstatou je, že do společného bodu jednoho konce nabíjecího odporu a anody vybíjecí diody je zapojena jedním koncem paralelní kombinace nabíjecího kondenzátoru a katody Zenerovy diody, přičemž druhý konec paralelní kombinace nabíjecího kondenzátoru a anody Zenerovy diody je uzemněn.The above drawbacks are overcome by the circuitry of the present invention, wherein a common combination of the charging capacitor and the Zener diode cathode is connected to a common point of one end of the charging resistor and the discharge diode anode, the other end of the parallel combination of the charging capacitor and the Zener diode is grounded.
Použitím napěťově závislé kapacity P—N přechodu Zenerovy diody polarizované v závěrném směru je možné získat velkou změnu (strmost) narůstání pilového napětí (praktickým měřením zjištěna strmost až 10 mV/ns 107 V/s), a tím i velmi vysokého opakovacího kmitočtu generovaného pilového průběhu (108 Hz), neboť parazitní kapacita aktivního prvku Zenerovy diody se v tomto případě přímo využívá ve funkci obvodu.By using the voltage-dependent capacitance of the P-N transition of the Zener diode polarized in the reverse direction, it is possible to obtain a large change (steepness) of the saw voltage increase (practical measurement of steepness up to 10 mV / ns (10 8 Hz), since the parasitic capacity of the active element of the Zener diode is in this case used directly as a circuit.
Na připojeném výkrese je znázorněn předmět vynálezu. Vstup zapojení je spojen s bází ovládacího tranzistoru 4 paralelní kombinací vazební kapacity 1 a vazebního odporu 2, přičemž funkce vazebního odporu 2 spočívá především v napěťové ochraně přechodu B—E ovládacího tranzistoru 4 a funkce vazební kapacity 1 spočívá v rychlém přenesení ovládacího impulsního signálu ze vstupu na bázi ovládací tranzistorThe attached drawing shows the subject matter of the invention. The wiring input is coupled to the base of the control transistor 4 by a parallel combination of coupling capacitance 1 and coupling resistor 2, the coupling resistor 2 mainly comprising voltage protection of the transistor B-E transition and the coupling capacitance 1 consisting of quickly transmitting the control pulse signal from the input based transistor control
4.4.
Do báze ovládacího tranzistoru 4 je taktéž jedním koncem zapojen předpěťový odpor 3, jehož druhý konec je zapojen na záporné napětí, čímž je zabezpečeno rychlé uzavření tranzistoru při ovládání ovládacím impulsem. Emitor ovládacího tranzistoru 4 je uzemněn. Na kolektor ovládacího tranzistoru 4 je zapojen jeden konec kolektorového odporu 5 a katoda vybíjecí diody 6. Druhý konec kolektorového odporu 5 je zapojen na kladné napětí. Anoda vybíjecí diody je zapojena na výstup, kam je připojen jeden konec nabíjecího odporu 7 a paralelní kombinace nabíjecí kapacity 8 a katody Zenerovy diody 8.The base of the control transistor 4 also has one end connected to a bias resistor 3, the other end of which is connected to a negative voltage, thereby ensuring a fast closing of the transistor when actuated by the control pulse. The emitter of the control transistor 4 is grounded. One end of the collector resistor 5 and the cathode of the discharge diode 6 are connected to the collector of the control transistor 4 and the other end of the collector resistor 5 is connected to a positive voltage. The anode of the discharge diode is connected to an output where one end of the charging resistor 7 and a parallel combination of the charging capacity 8 and the cathode of the Zener diode 8 are connected.
Druhý konec nabíjecího odporu 7 je zapojen na kladné napětí, druhý konec paralelní kombinace nabíjecí kapacity 8 a anoda Zenerovy diody 9 je uzemněn. Funkce této části zapojení je následující: po příchodu sestupné hrany ovládacího impulsu přejde ovládací tranzistor 4 do nevodivého stavu (viz grafické průběhy na připojeném obrázku), kolektor ovládacího tranzistoru bude mít přes kolektorový odpor 5 v podstatě napájecí napětí, tím vybíjecí dioda 6 bude polarizována v závěrném směru, neboť na její anodě bylo nulové napětí a na paralelní kombinaci nabíjecího kondenzátoru 8 a Zenerovy diody 9 se přes nabíjecí odpor 7 začne vytvářet pilovitý impuls.The other end of the charging resistor 7 is connected to a positive voltage, the other end of the parallel combination of the charging capacity 8 and the anode of the Zener diode 9 is grounded. The function of this part of the wiring is as follows: upon arrival of the falling edge of the control pulse the control transistor 4 goes into a non-conductive state (see the graphs in the attached figure). since there was no voltage at its anode and on a parallel combination of the charging capacitor 8 and the Zener diode 9, a sawtooth pulse starts to form via the charging resistor 7.
Rychlost nabíjení, a tedy strmost narůstání pilového napětí bude dána hodnotou nabíjecího odporu 7 a paralelní kombinací nabíjecího kondenzátoru 8 a Zenerovy diody 9, přesněji podle vztahu (7) viz dále.The charging rate and hence the steepness of the saw voltage increase will be given by the value of the charging resistor 7 and the parallel combination of the charging capacitor 8 and the Zener diode 9, more specifically according to (7) below.
Po příchodu nástupní hrany ovládacího impulsu přejde ovládací tranzistor 4 do· vodivého stavu, tím bude vybíjecí dioda 6 polarizována v propustném směru a dojde k vybití souhrnné kapacity tvořené paralelní kombinací nabíjecího kondenzátoru 8 a Zenerovy diody 9 přes tuto vybíjecí diodu 6 a otevřený ovládací tranzistor 4.Upon arrival of the leading edge of the control pulse, the control transistor 4 goes into a conductive state, thereby discharging the discharge diode 6 in the forward direction and discharging the total capacity formed by the parallel combination of the charging capacitor 8 and the Zener diode 9 through the discharge diode 6 and the control transistor 4 .
Napěťovou závislost kapacity C(Uc) P—N přechodu obecné Zenerovy diody polarizované v závěrném směru můžeme vyjádřit vztahemThe voltage dependence of capacitance C (Uc) P — N of the transition of the general Zener diode polarized in the reverse direction can be expressed by
C íue)C íu e )
(1) kde(1) where
C(o) — diferenciální kapacita přechodu P—N při Uc = 0C (o) - differential capacity of transition P — N at U c = 0
Uc — okamžitá hodnota napětí na přechodu P—NU c - instantaneous voltage value at transition P — N
Uk — konstantní potenciál přechodu, určený typem diody m — konstanta závisející na druhu přechodu P—N, kterou dosadíme do upravené rovnice pro nabíjení kondenzátoru v integračním článku a získámeU k - constant transition potential, determined by diode type m - constant depending on the type of transition P — N, which we substitute into the modified equation for charging the capacitor in the integration cell and obtain
1a (1LL1a (1LL
(2) kde Ukn — napájecí napětí.(2) where U kn - supply voltage.
Definici činitele nelinearity průběhu pit — časový okamžik vyjádřený jako funk- lového napětí upravíme záměnou derivací ce obvodových prvků integračního článku napětí podle času inverzní derivací časuThe definition of the non-linearity factor of the course of the pit - the time moment expressed as the functional voltage can be modified by substituting the derivative of the circuit elements of the voltage integration cell according to time by the inverse time derivative of time
R — nabíjecí odpor 7 podle napětí, takže platíR - charging resistor 7 according to voltage, so apply
C — nabíjecí kapacita 8 dU, dt ma* tntn.C - charging capacity 8 dU, dt ma * tntn.
du dt )du dt)
max du naax (3 ) kde dŤ1 ·max du naax (3) where children 1 ·
) r—) ' dí)min.) r—) 'd) m in.
maximální a minimální derivace napětí na paralelní kombinaci nabíjecí kapacity 8 a Zenerovy diody 9 podle času — maximální a minimální derivace času podle napětí na paralelní kombinaci nabíjecí kapacity 8 a Zenerovy diody 9.maximum and minimum derivative of voltage on parallel combination of charging capacity 8 and Zener diode 9 by time - maximum and minimum derivative of voltage on parallel combination of charging capacity 8 and Zener diode 9.
Pro ideální případ nulového činitele nelinearity musí být maximální a minimální derivace času podle napětí z (2) sobě rovny, pak tedy platí /?·For the ideal case of zero nonlinearity coefficient, the maximum and minimum derivative of time according to the voltage z (2) must be equal to each other, so then /? ·
u.at.
Klí u, kdeKeys where
R — hodnota nabíjecího odporu 7 C — hodnota kapacity nabíjecího kondenzátoru 8R - charge resistance value 7 C - charge capacitor value 8
C(0) — hodnota diferenciální kapacity přechodu P—N při U(c) = 0 Zenerovy diody 9 UkC ( 0) - value of differential capacity of transition P — N at U (c) = 0 Zener diodes 9 U k
Klí (1max krt kdeKey (1max mole where
Provedením výpočtů pro podmínku realizovatelnosti dospějeme k závěru, že k využití napěťově závislé kapacity P—N přechodu Zenerovy diody 9 polarizované v závěrném směru je možné použít především diody se slitinovým přechodem.By performing the calculations for the feasibility condition, we conclude that to utilize the voltage-dependent capacitance P — N of the transition of the Zener diode 9 polarized in the reverse direction, it is possible to use mainly diodes with an alloy transition.
Pro volbu kapacity C nabíjecího kondenzátoru 8 a výpočet rychlosti narůstání pilového napětí S nejprve zvolíme příslušný typ Zenerovy diody js ohledem na maximální výstupní napětí), pak změříme její C(o). Pro vztah (6) pak určíme toleranci kapacity C pro podmínku nulového činitele nelinearity. Rychlost narůstání pilového napětí určíme ze vztahuTo select the capacitance C of the charging capacitor 8 and calculate the rate of increase of the saw voltage S, first select the appropriate type of Zener diode (with respect to the maximum output voltage), then measure its C (o) . For the relation (6) we determine the tolerance of the capacity C for the condition of zero nonlinearity factor. The rate of growth of the saw voltage is determined from the relation
Umax — maximální hodnota napětí na paralelní kombinaci nabíjecího kondenzátora 8 a Zenerovy diody 9U max - maximum voltage value on the parallel combination of the charging capacitor 8 and the Zener diode 9
Uk — konstantní potenciál přechodu Zenerovy diody 9 [obvykle (0,5 < Uk < 1)V] označíme-li Ck jako poměrnou kapacituU k - constant Zener diode transition potential 9 [usually (0.5 <U k <1) V] if C k is a relative capacity
C - ™L_ . - R Ct C , ř7j kdeC - L -. - R Ct C, δ7j where
(5) lze (4')' upravit a získáme podmínku realizovatelnosti ideálního případu nulového činitele nelinearity(5) it is possible to modify (4 ')' and obtain the condition of feasibility of ideal case of zero nonlinearity factor
A< 1 (6)A <1
R — velikost nabíjecího odporu 7R - size of the charging resistor 7
C — velikost kapacity nabíjecího kondenzátoru 8C - Charging capacitor capacity 8
C(o) — velikost diferenciální kapacity P— —N přechodu při Uc = 0 Zenerovy diody 9, přičemž tuto rychlost můžeme měnit poměrně v širokém rozmezí změnou nabíjecího odporu 7, jediné omezení hodnoty odporu vyplývá ze vztahuC (o) - magnitude of differential capacitance P— —N transition at U c = 0 Zener diode 9, this speed can be changed in a relatively wide range by changing the charging resistance 7, the only limitation of the resistance value results from the relation
U. -V j kn zd Lzd raax kdeU. -V j kn zd L zd raax where
Ukn — napájecí napětíU kn - supply voltage
Uzd — velikost Zenerova napětíU zd - Zener voltage
Izdmax — maximální dovolený Zenerův proud.Izdmax - maximum allowed Zener current.
K výstupu zapojení rychlého spouštěného generátoru pilového napětí s linearizovaným průběhem podle vynálezu je nutno připojit obvod s velkým vstupním odporem.A high input resistor circuit must be connected to the output of the quick-start linear voltage waveform generator of the invention.
Obvod vytvořený podle vynálezu je možné s výhodou použít v několika dalších zapojeních. Např. v převodníku časového intervalu na vrcholovou hodnotu impulsu je možno dosáhnut velmi velkého rozlišení malých časových hodnot, neboť při strmosti narůstání pilového napětí např. 20 mV/ns je možné při změně napětí 100 mV změřit změnu časového^ impulsu o 5 ns apod. U rychlého generátoru pilového napětí bychom mohli např. dosáhnout opakovaného kmitočtu až 20 MHz při velikosti výstupního pilového napětí IV (S = 20 mV/ns).The circuit provided according to the invention can be advantageously used in several other circuits. E.g. in the converter of the time interval to the peak value of the pulse it is possible to achieve very large resolution of small time values, because at a steep increase of saw voltage eg 20 mV / ns it is possible to measure the change of time pulse by 5 ns etc. For example, we could achieve a repetitive frequency of up to 20 MHz at the output saw voltage IV (S = 20 mV / ns).
V zapojení srovnávacích časových obvodů je možné dosáhnout velkého „impulsu” při malých rozdílech časů, např.: impuls o amplitudě 0,5 V získáme, budou-li se dva vstupní Impulsy časově odlišovat pouze o 25 ns. Je samozřejmé, že zapojení podle vynálezu je možné použít i u jiných obvodů, kde je potřebná rychlá změna napětí v závislosti na čase než bylo naznačeno.When comparing time circuits, it is possible to achieve a large “pulse” with small time differences, eg: a pulse of 0.5 V amplitude is obtained if the two input pulses differ only by 25 ns in time. Of course, the circuit according to the invention can also be used in other circuits where a rapid voltage change over time than indicated is needed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS313980A CS219701B1 (en) | 1980-05-06 | 1980-05-06 | Connection of fast triggered saw voltage generator with linearized waveform |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS313980A CS219701B1 (en) | 1980-05-06 | 1980-05-06 | Connection of fast triggered saw voltage generator with linearized waveform |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS219701B1 true CS219701B1 (en) | 1983-03-25 |
Family
ID=5370584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS313980A CS219701B1 (en) | 1980-05-06 | 1980-05-06 | Connection of fast triggered saw voltage generator with linearized waveform |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS219701B1 (en) |
-
1980
- 1980-05-06 CS CS313980A patent/CS219701B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| GB2219149A (en) | Light source driving device | |
| CN109901180A (en) | Distance sensing device and method thereof | |
| DE102018220688A1 (en) | Analog-to-digital converter | |
| US7952343B2 (en) | Current measurement circuit and method | |
| CS219701B1 (en) | Connection of fast triggered saw voltage generator with linearized waveform | |
| US3109107A (en) | Sweep generation by constant current capacitive discharge through transistor | |
| DE3140865A1 (en) | Circuit arrangement for pulsed reflected light barriers | |
| US3539932A (en) | Circuits and methods for measuring the amplitude of plural signals | |
| CN202421319U (en) | Pulse generation control circuit, pulse generator and voltage-measuring circuit thereof | |
| JP2532228B2 (en) | Pulse shaper | |
| RU1772877C (en) | Voltage converter with unbalance protection | |
| US2578982A (en) | Electrical pulse generator | |
| US2547987A (en) | Sawtooth voltage generator | |
| SU649133A1 (en) | Pulse comparing device | |
| US3586885A (en) | Square wave generator | |
| SU957417A1 (en) | Pulse shaper | |
| SU930692A1 (en) | Pulse counter | |
| SU830910A1 (en) | Time interval start-stop converter | |
| SU572904A1 (en) | Horizontal sweep generator for electron-beam tube | |
| SU1202040A1 (en) | Generator of special-shaped voltage | |
| SU789806A1 (en) | Pulse voltmeter | |
| SU376729A1 (en) | CONDENSING FREQUENCY | |
| SU997225A1 (en) | Device for control of staic converter semiconductor devices | |
| SU632057A1 (en) | Controlled one-shot multivibrator | |
| SU705655A1 (en) | Sawtooth current generator |