SU444312A1 - Формирователь импульсов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к импульсной технике , в частности к устройствам дл  формировани  импульсов.

Известен формирователь импульсов по авт. св. № 312374.

Однако известное устройство имеет р д существенных недостатков.

Недостаточно полно используетс  быстродействие транзисторов. Это вызвано тем, что невозможно в широком диапазоне частот и амплитуд входного сигнала выбрать оптимальный режим работы шунтирующего транзистора , что приводит к снижению предельной частоты работы и надежности формировател .

Выбор режима работы шунтирующего транзистора производитс  резистором, включенным между его базой и входным туннельным диодом. К величине этого резистора предъ вл етс  р д противоречивых требований. Мала  величина резистора приводит к увеличению степени насыщени  шунтирующего транзистора и, следовательно, увеличению времени его выключени . С ростом входной частоты шунтирующий транзистор уже не успевает закрыватьс  в течение того времени, когда входной туннельный диод находитс  в низковольтном состо нии. Это ведет к уменьшению тока, переключаемого диодно-резистивным переключателем в базу транзистора выходного каскада, на величину остаточного коллекторнего тока незакрытого шунтирующего транзистора и, следовательно, к исчезновению выходных импульсов формировател . Величину базового резистора нельз  и завышать, так как это может привести к тому, что дл  транзисторов с малым статическим коэффициентом усилени  базовый ток будет недостаточен дл  насыщени .

С другой стороны, в широком динамическом диапазоне входных сигналов диапазон изменени  напр жени  на входном туннельном диоде также широк, что еще более ослол н ет выбор оптимальной величины базового резистора шунтирующего транзистора.

Цель изобретени  - повысить быстродействие и надежность формировател  и расширить динамический диапазон входных сигналов .

Дл  этого вход диодно-резистивного переключател  тока, выполненного на обращенном диоде, через дополнительный резистор соединен с источником питани  и через дополнительный обращенный диод - с выходным туннельным диодом, а параллельно эмиттернобазовому переходу шунтирующего транзистора подключен дополнительный туннельный диод.

На фиг. 1 дана принципиальна  схема предлагаемого формировател ; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Схема содержит ограничительный резистор 1, подключенный к входному туннельному диоду 2. Обращенный диод 3 и резистор 4 образуют диодно-резистивный переключатель тока , выход 5 которого подключен к базе транзистора 6 выходного каскада. В эмиттер этого транзистора включен туннельный диод 7, а в коллектор - резистор 8. К выходу 5 подключен коллектор шунтирующего транзистора 9, база которого соединена с дополнительным туннельным диодом 10, а через резистор 11 - с входом 12 днодно-резистивного переключател  тока, дополнительным обращенным диодом 13 и одним выводом дополнительного резистора 14, второй вывод которого соединен с источником питани  формировател .

Временные диаграммы работы формировател  приведены на фиг. 2, где

- напр жение на входе;

6д2 - напр жение на входном туннельном диоде 2;

f/12 - напр жение на входе 12 диодно-резистивпого переключател  тока;

Us, - напр жение на выходе 5 этого переключател ;

дзпр, /д1зпр - напр жени  на смещенных в пр мом направлении обращенных диодах 3 и 13 (надени  напр жени  на них малы);

дзобр - напр жение на смещенном в обратном направлении обращенном диоде 3 (падение напр жени  на нем велико);

{Удю - напр жение на дополнительном туннельном диоде 10;

д7 - напр жение на выходном туннельном диоде 7.

При отсутствии сигнала на входе туннельный диод 2 находитс  в низковольтном состо нии (рабоча  точка на туннельной ветви характеристики). Через резисторы 4 и 14, диоды 3, 13 и 2 протекает начальный ток смещени  (меньщий ннкового тока диода 2), вызывающий на пр мосмещенных обращенных диодах 3 и 13 падени  напр жени  t/дзпр и д1зпр (см. фиг. 2). Суммой этих напр жений транзистор 6 выходного каскада смещен в сторону отнирани . Так как напр жение на выходе 12 мало (бдзпр на фиг. 2), то туннельный диод 10 находитс  в низковольтном состо нии , ток через него мал, а щунтирующий транзистор 9 закрыт.

Если на вход схемы поступает нарастающий сигнал, то под действием его в момент (1 фиг. 2) достижени  порога срабатывани  туннельный диод 2 скачком переключаетс  в высоковольтное состо ние (на вторую восход щую ветвь характеристики). При этом обращенный диод 13 закрываетс . Напр жение на входе 12 диодно-резистивного переключател  возрастает за счет падени  напр жени  на резисторе 11 от тока дополнительного резистора 14. Этот ток меньще пикового тока туннельного днода 10, поэтому последний находитс  еще в низковольтном состо нии. Рост напр жени  на входе 12 вызывает запирание обращенного диода 3 и переключение тока резистора 4 в базу транзистора 6. Это приводит к отпиранию последнего и как следствие переключению туннельного диода 7 в высоковольтное состо ние, т. е. на выходах формировател  в момент /2 по вл ютс  сигналы. Переключение диода 7 вызовет повыщение напр жени  на выходе 5 диодно-резистивного переключател , ток резистора 4 через днод 3 потечет на вход 12 переключател  тока в базовую пепь

щунтирующего транзистора. Этот ток намного превыщает пиковый ток туннельного диода 10, поэтому последний форсированно переключаетс  в высоковольтное состо ние, при этом транзистор 9 открываетс  в момент /з и щунтирует выход 5, что приводит к запиранию транзистора 6. Туннельный диод 7 переключаетс  обратно в низковольтное состо ние. Шунтирование выхода 5 приводит к тому, что обращенный диод 3 пробиваетс  в направлении

обратного смещени  напр жени  на входе 12. Теперь часть тока резистора 14 ответвл етс  через обращенный диод 3 в коллектор щунтирующего транзистора 9. Напр жение на входе 12 снижаетс  до величины падени  напр жени  на диоде 3 в обратном направлении (на временной диаграмме - дзоор) плюс напр жение на коллекторе насыщенного транзистора 9, а базовый ток этого транзистора снижаетс  до величины, обеспечивающей минимальное врем  восстановлени  этого транзистора . Ток через туннельный диод 10 теперь мал, но превыщает его ток минимума, поэтому диод 10 остаетс  в высоковольтном состо нии .

Дифференциальное сопротивление обращенного диода при пробое в обратном направлении мало, поэтому с помощью диода 3 осуществл етс  жестка  фиксаци  напр жени  на входе 12, а следовательно, и базового тока

щунтирующего транзистора.

Такое состо ние схемы - транзистор 6 и диод 13 закрыты, транзистор 9 открыт, туннельный диод 10 в высоковольтном состо нии - будет продолжатьс  в течение времени

действи  входного сигнала до момента /4, когда ток через входной туннельный диод станет меньще тока минимума. После этого диод 2 переключигс  в исходное низковольтное состо ние . При этом диод 13 откроетс , напр жение на входе 12 упадет, и туннельный диод 10 возвратитс  в низковольтное состо ние, а транзистор 9 закроетс ; обращенный днод 3 сместитс  в пр мом направлении током резистора 4.

Таким образом, в схеме установитс  состо ние , аналогичное описанному при отсутствии входного сигнала.

Пока туннельный диод 2 находитс  в высоковольтном состо нии, обращенный

диод 13 закрыт и полностью отдел ет диод 2 от входа 12, т. е. от базовой цени транзистора 9. Это исключает вли ние амплитуды входного сигнала на степень насыщени  транзистора 9 и позвол ет оптимизировать ток его

базы. Переключение туннельного диода 10 в

высоковольтное состо ние и соответственно включение шунтирующего транзистора 9 согласовано по времени с переключением выходного тупнельного диода 7 в высоковольтное состо ние через диод 3. Форсированное включение диода 10 и транзистора 9 током резисторов 4 и 14 определ ет малую длительность импульсов на выходах формировател , а снижение и фиксаци  базового тока шунтирующего транзистора 9 после его включени  обращенным диодом 3 уменьщает степень насыщени  и врем  восстановлени  транзистора 9. Этому же способствует малое дифференциальное сопротивление первой восход щей ветви туннельного диода 10 после его переключени  па эту ветвь (в момент t возвращени  устройства в исходное состо ние).

Таким образом, в некоторый момент действи  нарастающего сигнала схемой формируютс  короткие импульсы положительной и отрицательной пол рностей. При этом из принципа работы схемы видно, что частота следоо-си

вани  входных сигналов может быть сколь угодно малой. Верхн   граница частоты определ етс  частотными свойствами примен емых полупроводниковых приборов и существенно превыщает предел, достигаемый прототипом .

Предмет изобретени 

Формирователь импульсов по авт. св. № 312374, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и надежности формировател  и расширени  динамического диапазона входных сигналов, вход диодно-резистивного переключател  тока, выполненного на обращенном диоде, через дополнительный резистор соединен с источником питани  и через дополнительный обращеппый диод - с входным туннельным диодом, а параллельно эмиттерно-базовому переходу шунтирующего транзистора подключен дополнительный туннельный диод.

Г-о -f и

IT

-4-7.