PL113700B1 - Nanosecond pulse generator - Google Patents

Nanosecond pulse generator Download PDF

Info

Publication number
PL113700B1
PL113700B1 PL20335277A PL20335277A PL113700B1 PL 113700 B1 PL113700 B1 PL 113700B1 PL 20335277 A PL20335277 A PL 20335277A PL 20335277 A PL20335277 A PL 20335277A PL 113700 B1 PL113700 B1 PL 113700B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
transistor
circuit
base
resistor
pulse
Prior art date
Application number
PL20335277A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL203352A1 (en
Inventor
Stanislaw Rosloniec
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL20335277A priority Critical patent/PL113700B1/en
Publication of PL203352A1 publication Critical patent/PL203352A1/en
Publication of PL113700B1 publication Critical patent/PL113700B1/en

Links

Landscapes

  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest generator impulsów nanosekundowych duzej mocy.W znanych rozwiazaniach generatorów impulsów nanosekundowych duzej mocy jako elementy prze¬ laczajace stosowane sa najczesciej lampy gazowa¬ ne lub szybkie tyrystory. Elementy przelaczajace w stanie wlaczenia umozliwiaja przeplyw pradu z ukladu akumulujacego energie poprzez obciaze¬ nie. Jako elementy akomulujace energie stosowane sa skupione elementy reaktancyjne lub linie dlu¬ gie.W rozwiazaniach tych koniecznym jest stosowa¬ nie poprzedzajacych stopien mocy stopni ksztalto¬ wania wytwarzanego impulsu. Ponadto charaktery¬ zuja sie one duzym poborem mocy ze zródel zasi¬ lania, miska sprawnoscia energetyczna, duzymi wy¬ miarami i znaczna waga, czasami przelaczania rze¬ du kilku nanosekuind ze wzgledu na brak sterowa¬ nych, wysokonapieciowych przyrzadów pólprzewod¬ nikowych o duzej szybkosci przelaczania.Istota wynalazku polega na zastosowaniu jako elementu przelaczajacego tranzystora z przebiciem skosnym bazy i dwu niezaleznych od siebie obwo¬ dów, przy czym jeden jest to obwód jalowy wy¬ muszajacy prad podtrzymujacy tranzystor w sta¬ nie bliskim zwarcia i okreslajacy jednoczesnie czas powtarzania impulsów, drugi zas jest to obwód ksztaltowania impulsów w czasie przebicia tran¬ zystora wytwarzajacy na obciazeniu impuls pradu duzej mocy zblizony do prostokatnego, przy czym 10 15 20 25 30 tranzystor stanowi jednoczesnie element przela¬ czajacy obwodu jalowego i element kluczujacy obwodu ksztaltowania impulsów.Zgodnie z wynalazkiem kolektor tranzystora po¬ laczony jest poprzez rezystor z kondensatorem, który z drugiej strony dolaczony jest do jego bazy zamykajac obwód jalowy, przy czym pomiedzy rezystor kolektorowy a ten kondensator doprowa¬ dzone jest poprzez rezystor napiecie zasilajace, a takze kolektor tranzystora polaczony jest z linia dluga zwarta do masy ukladu, która wraz z tran¬ zystorem i równolegle wlaczonymi pomiedzy jego baza a masa ukladu rezystorami zamyka obwód ksztaltowania impulsów, zas emiter tranzystora po¬ przez rezystor polaczony jest z jego baza.Zaleta rozwiazania jest wykorzystanie tego sa¬ mego elementu czynnego — tranzystora — jako klucza w obwodzie obciazenia i elementu przela¬ czajacego w obwodzie jalowym wyznaczajacym czas powtarzania. Czestotliwosc powtarzania jest zmieniana poprzez regulacje stalego napiecia zasi¬ lania, czemu nie towarzyszy pasozytnicza zmiana amplitudy generowanych impulsów. Uklad charak¬ teryzuje sie duza sprawnoscia energetyczna, bardzo mala waga — rzedu gramów — i bardzo malymi wymiarami — rzedu milimetrów.Ponadto w ukladzie nie wystepuja indukcyjnosoi co czyni go dogodnym dla realizacji w wersji sca¬ lonej. Uklad pozwala wygenerowac impulsy duzej mocy z czasem narastania mniejszym od 10"9 sek. 113 700113 700 3 4 Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, którego ^fig. 1 przedstawia schemat ideowy ukladu, a fig... 2 — przebiegli czasowe napiec i pradu w wyszczególnio¬ nych punktach ukladu.Uklad zawiera tranzystor T z przebiciem skros- nym bazy B, którego kolektor C poprzez rezystor Re polaczony jest z kondensatorem Ct dolaczo¬ nym z drugiej strony do bazy B zamykajac ob¬ wód jalowy. Pomiedzy rezystor Rc a kondensa¬ tor Ct doprowadzone jest poprzez rezytor Rt na- pdejdie zaisiilaijajce U0. Do kolektora C dolaczona jelst linia dluga LO zwarta do masy ukladu, która wraz z tranzystorem T i wlaczonymi pomiedzy baza B a masa ukladu rezystorami Ri, Rb zamy¬ ka obwód uksztaltowania impusów. Emiter E tranzystora T polaczony jest poprzez rezystor Re z jegK baiza B. Od chwili wlaczania nalptiecia zasi¬ lania U0 napiecia oraz na kondensatorze Ct na¬ rasta wykladniczo od wartosci O V do wartosci Up to jest napiecia przebicia skrosnego bazy B.Jednoczesnie do napiecia Up zostaje naladowana linia dluga LO, poniewaz tranzystor T w czasie ladowania stanowi rozwarcie. W wyniku przebi¬ cia skrosnego bazy B tranzystora T napiecie na zaciskach baza-kolektor spada gwaltownie do ma¬ lej wartosci Ubc min, co powoduje ze w obwodzie zlozonym z pojemnosci Ct, rezystancji Rc i prze¬ bitego tranzystora T — obwód pradu jalowego — plynie prad podtrzymujacy tranzystor T w stanie bliskim zwarcia. Poprzez przebity tranzystor T plynie jednoczesnie prad w obwodzie obciazenia wymuszany przez rozladowujaca sie linie dluga LO. Obwód obciazenia tworza linia dluga LO, przebity tranzystor T i polaczone równolegle re¬ zystancje Rb i Ri. Impuls pradu w obwodzie ob¬ ciazenia plynie przez czas 2r, gdzie t jest czasem opóznienia wnoszonego przez linie dluga LO.Po rozladowaniu sie linii dlugiej LO do napie¬ cia Ubc min a nastepnie kondensatora Ct, przez tranzystor T nie plynie prad, co po usunieciu la¬ dunku z obszaru bazy B umozliwia jej samoczyn¬ ne odtworzenie. Po odtworzeniu sie obszaru bazy B tranzystor T stanowi rozwarcie co umozliwia ponowne ladowanie sie kondensatora Ct od na¬ piecia Ubc min do napiecia Up i powltórzende cyfchi.Zastrzezenia patentowe 1. Generator impulsów nanosekundowych zawie¬ rajacy jako element akumulujacy linie dluga lub skupione elementy rektancyjne, znamienny tym, ze zawiera tranzystor (T) z przebiciem skrosnym bazy i dwa niezalezne od siebie obwody, z któ¬ rych jeden jest to obwód jalowy wymuszajacy prad podtrzymujacy tranzystor (T) w stanie blis¬ kim zwarcia i okreslajacy jednoczesnie czas po¬ wtarzania impulsów, drugi zas jest to obwód ksztaltowania impulsów w czasie przebicia tran¬ zystora (T) wytwarzajacy na obciazeniu impuls pradu duzej mocy zblizony do prostokatnego, przy czym tranzystor (T) stanowi jednoczesnie element przelaczajacy obwodu jalowego i element kluczu¬ jacy obwodu ksztaltowania impulsów. 2. Generator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kolektor (C) tranzystora (T) polaczony jest po¬ przez rezystor (Rc) z kondensatorem (Ct), który z drugiej strony dolaczony jest do jego bazy (B) zamykajac obwód jalowy, przy czym pomiedzy re¬ zystor kolektorowy (Rc) a ten kondensator (Ct) doprowadzone jest poprzez rezystor (Rt) napiecie zasilajace (U0), a takez kolektor (C) tranzystora (T) polaczony jest z linia dluga (LO) zwarta do masy ukladu, która wraz z tranzystorem (T) i rów¬ nolegle wlaczonymi pomiedzy jego baza (B) a ma¬ sa ukladu rezystorami (Ri, Rb) zamylka obwód ksztaltowania impulsów, zas emiter (E) tranzy¬ stora (T) polaczony jest poprzez rezystor (Re) z jego baza (B). 10 15 30 25 30113 700 h Uo Re DRt \}h T C DRc zS LO Figi Fig.2 t PLThe subject of the invention is a high-power nanosecond pulse generator. In known solutions of high-power nanosecond pulse generators, gas-filled lamps or fast thyristors are most often used as switching elements. Switching elements in the on-state allow the current to flow from the energy-accumulating system through the load. Clustered reactance elements or long lines are used as energy-acclimating elements. In these solutions, it is necessary to use the stages of forming the impulse generated prior to the power stage. In addition, they are characterized by a high power consumption from their power sources, an energy efficiency bowl, large dimensions, and considerable weight, sometimes switching multiple nanoseconds due to the lack of controllable, high-voltage, high-speed semiconductor devices. The essence of the invention consists in the use of a base skewed transistor and two independent circuits as a switching element, one of which is an idle circuit that requires a current to support the transistor close to a short circuit and at the same time determines the pulse repetition time, the second is a pulse shaping circuit during breakdown of the transistor producing a rectangular high power current pulse on the load, the transistor being both the idle transformer and the keyer of the pulse shaping circuit. the collector of the transistor is connected via a resistor to a capacitor, which on the other hand is connected to its base, closing the idle circuit, where the supply voltage is led between the collector resistor and this capacitor, and the transistor collector is connected to a long line shorted to the ground of the system, which together with the transistor The resistor and resistors connected in parallel between its base and the ground of the system close the pulse shaping circuit, while the emitter of the transistor is connected to its base through a resistor. The advantage of this solution is the use of the same active element - the transistor - as a key in the load and element circuit converter in the idle circuit that determines the repetition time. The repetition frequency is varied by adjusting the constant supply voltage, without the accompanying parasitic change in the amplitude of the pulses generated. The system is characterized by high energy efficiency, very low weight - in the order of grams - and very small dimensions - in the order of millimeters. Moreover, there is no inductance in the system, which makes it convenient to be implemented in a combined version. The system allows to generate high power pulses with a rise time less than 10 "9 seconds. 113 700 113 700 3 4 The subject of the invention is illustrated in an example embodiment in the drawing, where Fig. 1 shows a schematic diagram of the system, and Fig. 2 - time waveforms of voltage and current at specified points in the system. The system includes a transistor T with a double-break through base B, whose collector C, through a resistor Re, is connected with a capacitor Ct connected on the other side to base B, closing the idler circuit. Between the resistor Rc and the capacitor Ct is led through the resistor Rt, to the sustaining U0, to the collector C there is a long line LO shorted to the ground of the system, which, together with the transistor T and connected between the base B and the ground of the system, resistors Ri, Rb are ¬ ka impulse shaping circuit The emitter E of the transistor T is connected via the resistor Re to its baiza B. From the moment of switching on the supply voltage U0, the voltage increases exponentially on the capacitor Ct. the value of O V to the value Up, that is, the transverse breakdown voltage of base B. At the same time, the long line LO is charged to the voltage Up, because the transistor T is an open-circuit during charging. As a result of a transverse breakdown of the base B of the transistor T, the voltage at the base-collector terminals drops sharply to a low value of Ubc min, which causes that in the circuit consisting of the capacitance Ct, resistance Rc and the punctured transistor T - Idle current circuit - flows the current supporting the transistor T close to short-circuit. Through the punctured transistor T flows simultaneously a current in the load circuit, forced by the discharging long LO line. The load circuit is formed by the long line LO, the punctured transistor T and the parallel-connected resistances Rb and Ri. The current impulse in the load circuit flows for the time 2r, where t is the time of the delay caused by the long LO line. After the long line LO discharges to Ubc min and then the capacitor Ct, no current flows through the transistor T, which after removal of the land from the area of base B allows for its automatic reconstruction. After reconstruction of the base area B, the transistor T constitutes an opening, which enables the recharging of the capacitor Ct from the voltage Ubc min to the voltage Up and repeating the digits. Patent claims 1. Generator of nanosecond pulses containing as an element accumulating long lines or clustered rectant elements, characterized by the fact that it comprises base transistor (T) and two independent circuits, one of which is an idle circuit forcing the current to maintain the transistor (T) close to a short-circuit and simultaneously determining the pulse repetition time and the second is a pulse shaping circuit during the breakdown of transistor (T) producing a rectangular high power current pulse on the load, the transistor (T) being both the idle circuit switching element and the key element of the pulse shaping circuit. 2. The generator according to claim 2. The method of claim 1, characterized in that the collector (C) of the transistor (T) is connected via a resistor (Rc) to a capacitor (Ct), which on the other side is connected to its base (B), closing the idle circuit, between collector switch (Rc) and this capacitor (Ct) is led through the resistor (Rt) supply voltage (U0), and also the collector (C) of the transistor (T) is connected to the long line (LO) shorted to the ground of the system, which transistor (T) and resistors (Ri, Rb) connected in parallel between its base (B) and the circuit mass close the pulse shaping circuit, while the emitter (E) of the transistor (T) is connected via a resistor (Re) to its base (B). 10 15 30 25 30 113 700 h Uo Re DRt \} h T C DRc zS LO Figs Fig. 2 t PL

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe 1. Generator impulsów nanosekundowych zawie¬ rajacy jako element akumulujacy linie dluga lub skupione elementy rektancyjne, znamienny tym, ze zawiera tranzystor (T) z przebiciem skrosnym bazy i dwa niezalezne od siebie obwody, z któ¬ rych jeden jest to obwód jalowy wymuszajacy prad podtrzymujacy tranzystor (T) w stanie blis¬ kim zwarcia i okreslajacy jednoczesnie czas po¬ wtarzania impulsów, drugi zas jest to obwód ksztaltowania impulsów w czasie przebicia tran¬ zystora (T) wytwarzajacy na obciazeniu impuls pradu duzej mocy zblizony do prostokatnego, przy czym tranzystor (T) stanowi jednoczesnie element przelaczajacy obwodu jalowego i element kluczu¬ jacy obwodu ksztaltowania impulsów.Claims 1. A nanosecond pulse generator comprising long line accumulators or clustered rectifying elements, characterized by the fact that it comprises a transistor (T) with base puncture and two independent circuits, one of which is an idle forcing circuit. the current supporting the transistor (T) in a state close to a short-circuit and determining at the same time the pulse repetition time, the second one is the pulse shaping circuit during the breakdown of the transistor (T), producing a high power current pulse close to a rectangular on the load, where the transistor (T) is simultaneously the switching element of the idle circuit and the keying element of the pulse shaping circuit. 2. Generator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kolektor (C) tranzystora (T) polaczony jest po¬ przez rezystor (Rc) z kondensatorem (Ct), który z drugiej strony dolaczony jest do jego bazy (B) zamykajac obwód jalowy, przy czym pomiedzy re¬ zystor kolektorowy (Rc) a ten kondensator (Ct) doprowadzone jest poprzez rezystor (Rt) napiecie zasilajace (U0), a takez kolektor (C) tranzystora (T) polaczony jest z linia dluga (LO) zwarta do masy ukladu, która wraz z tranzystorem (T) i rów¬ nolegle wlaczonymi pomiedzy jego baza (B) a ma¬ sa ukladu rezystorami (Ri, Rb) zamylka obwód ksztaltowania impulsów, zas emiter (E) tranzy¬ stora (T) polaczony jest poprzez rezystor (Re) z jego baza (B). 10 15 30 25 30113 700 h Uo Re DRt \}h T C DRc zS LO Figi Fig.2 t PL2. The generator according to claim 2. The method of claim 1, characterized in that the collector (C) of the transistor (T) is connected via a resistor (Rc) to a capacitor (Ct), which on the other side is connected to its base (B), closing the idle circuit, between collector switch (Rc) and this capacitor (Ct) is led through the resistor (Rt) supply voltage (U0), and also the collector (C) of the transistor (T) is connected to the long line (LO) shorted to the ground of the system, which transistor (T) and resistors (Ri, Rb) connected in parallel between its base (B) and the circuit mass close the pulse shaping circuit, while the emitter (E) of the transistor (T) is connected via a resistor (Re) to its base (B). 10 15 30 25 30 113 700 h Uo Re DRt \} h T C DRc zS LO Figs Fig. 2 t PL
PL20335277A 1977-12-24 1977-12-24 Nanosecond pulse generator PL113700B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL20335277A PL113700B1 (en) 1977-12-24 1977-12-24 Nanosecond pulse generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL20335277A PL113700B1 (en) 1977-12-24 1977-12-24 Nanosecond pulse generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL203352A1 PL203352A1 (en) 1979-08-13
PL113700B1 true PL113700B1 (en) 1980-12-31

Family

ID=19986504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL20335277A PL113700B1 (en) 1977-12-24 1977-12-24 Nanosecond pulse generator

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL113700B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL203352A1 (en) 1979-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Resonant switches-A unified approach to improve performances of switching converters
EP2294693B1 (en) Nanosecond pulse generator
US4442362A (en) Short pulse generator
Merensky et al. A low-jitter 1.8-kV 100-ps rise-time 50-kHz repetition-rate pulsed-power generator
CN108712162B (en) Avalanche transistor series-parallel high-voltage fast-edge switching circuit
EP3584930A1 (en) High-voltage pulse generator
PL113700B1 (en) Nanosecond pulse generator
CN102355156A (en) Novel Marx pulse forming circuit
Nelson et al. Ultrafast pulse discharge and recharge capabilities of thin-metal film battery technology
Gao et al. A dc hybrid circuit breaker with buffer capacitor and vacuum interrupters
Lyubutin et al. New solid state opening switches for repetitive pulsed power technology
JP3574340B2 (en) Square wave voltage generator
Korotkov et al. High-Voltage Closing Switches With Nanosecond Switching Time Based on Shock Ionization Dynistors Connected in Series
Orlenko UWB pulse generators
Bychkov et al. Formation of pumping discharge of XeCl laser by means of semiconductor opening switch
SU648013A2 (en) High-voltage pulse generator
Sack et al. 32-Stage Semiconductor-based Marx Modulator with Resonant Charging
SU758383A1 (en) Device for charging storage battery with different-polar pulse current
Grekhov et al. Formation of high-power pulses of nanosecond duration by generators on reverse switch-on dynistors with sharpening circuits based on diode opening switches
RU2024187C1 (en) Electronic switch
SU1106003A1 (en) Pulse generator
US20030027527A1 (en) Method of high-power switching and switch apparatus for frequency modulation within Loran-C signals
Ibuka et al. Pulsed power generator utilizing fast Si-thyristors for environmental applications
US3508210A (en) Memory element using two-valley semiconductor
Endo et al. All-solid-state exciter for high-power, high-repetition-rate excimer laser