Генератор пилообразного напряжения

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬГенератор пилообразного напряжения, содержащий два генератора постоянною тока, вход первою из которых соединен с первой шиной питания, переключатель тока, вход которою соединен с выходом второго генератора постоянного тока, первый и второй управляющие входы - соответственно с первой и второй входными шинами запуска, первый выход - с пер вой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с общей шиной, выходную шину, отличающийся тем, что в него введены транзистор и источник опорного уровня, выход которого соединен с базой транзистора, аммитер которого соединен с выходом первою генератора постоянного тока, коллектор - с выходной шиной и с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена со вторым выходом переключателя тока, причем вход второго генератора постоянною тока соединен со второй шиной питания.(71) Заявитель Минский научно-Исследова телъскгпй приборостроительный институтИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в блоках развертки цифровых стробоскопических осциллографов.Известен генератор пилообразного наППЯЖЕНИЯ. ВЫПОЛНЕННЫЙ ПО схеме ИНТЕЦЭЭ тора Миллера и содеражщий операционный усилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи и цепь разряда. включающую ключевой транзистор. коллек тор которого связан с выходом устройства. В ИСКОДНОМ СОСТОЯНИИ напряжение на КОЛ лектора насыщенного ключевого транзистора определяет начальный уровень пилообразного сигнала.Поскольку обратная связь генератора пилообразного напряжения включается с некоторой задержкой и переход ключевого транзистора из состояния насыщения в режим отсечки также происходит с задержкой. то известный генератор начинает формировать линейный участок пилообразного сигнала с большой задержкой.Известен генератор пилообразногонапряжения. содержащий генератор постоянного тока. накопительный конденсатор и ключевой биполярный транзистор. Биполярный транзистор осуществляет включение зарядного тока на накопительный конденсатор. разряд последнего и привязку начального уровня пилообразного напряжения.В отличие от аналога в этом генераторе отсутствует задержка включения. обусловленная обратной связью. Однако задержка. связанная с переходом ключевого транзи стора из режима насыщения в режим отсечки. остается. что не позволяет использовать этот генератор для формирования пилообразного напряжения с высокой крутизной.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является генератор пилообразного напряжения. содержащий два генератора постоянного тока. вход первого из которых соединен с первой шиной питания. переключатель тока. вход которого соединен с выходом второго генератора постоянного тока. первый и второй управляющие входы - соответственно с первой и второй входными шинами запуска. первый выход с первой обкладкойКОНДВНСЭТОРЗ. ЕТОПЗП ОБКПЗДКВ КОТОВОГО СОч единена с общей шиной и выходную шину. Кроме того. устройство включает в себя повторитель напряжения. сравнивающее устройство и два диода. По сравнению с известными. упомянутыми выше генераторами этот генератор обеспечивает формирование пилообразного напряжения с значительно меньшей задержкой. Причи 55ной тому является отсутствие режима насыщения ключевого транзистора.Однако ОСНОВНЫМ НЕДОСТЗТКОМ ЭТОГО устройства остается сравнительно большая задержка формирования линейного участка пилообразного сигнала, вызванная тем. что для стабилизации начального уровня пилообразного сигнала используются два ключевых элемента (диод и транзистор). подключенные к первой обкладке конденсатора. Та кое включение приводит к тому. что помеха. обусловленная прохождением управляющего сигнала через емкости р-л перехода упомянутых диода и транзистора. удваивается по сравнению с известными устройствами. Суммирование помех на обкладке конденсатора происходит из-за синфазного изменения управляющих сигналов на ключевых элементах. Это приводит к увеличению искажения начального участка пилообразного сигнала. т.е. к задержке формироания линейного участка пилообразного сигнала. Описанный аффект в наибольшей степени проявляется при формировании пилообразного сигнала с большой крутизной и соответственно использовании конденсатора малой емкости. Кроме того. увеличению задержки способствует то обстоятельство. что один из ключевых элементов (диод) управляется не входным сигналом с шины запуска. а уже задержанным сигналом. сформированным из входного сигнала с помощью переключателя тока на транзисторах.Цель изобретения повышение быстродействия за счет уменьшения задержки формирования линейного участка пилообразного сигнала относительно сигнала запуска.Поставленная цель достигается тем. что в известное устройство. содержащее два генератора постоянного тока. вход первого из которых соединен с первой шиной питания. переключатель тока. вход которого соединен с выходом второго генератора постоянного тока. первый и второй управляющие входы соответственно с первой второй входными шинами запуска. первый выход с первой обкладкой конденсатора. вторая обкладка которого соединена с общей шиной. выходную шину. введены транзистор и источник опорного уровня. выход которого соединен с базой транзистора. эмиттер котррого соединен с выходом первого генератора постоянного тока. коллектор - с выходной шиной и с первой обкпадкой конденсатора. втораяобкладка которого соединена со вторым выходом переключателя тока. причем вход второго генератора по остоянного тока соединен со второй шиной питания.Сущность предлагаемого изобретениях заключается в том. что. благодаря введению источника опорного. уровня и биполярного транзистора. управление этим транзистором. используемымтдпя привязки начального уровня. осуществляют не сигналом запуска на базе транзистора. как в известных устройствах. а непосредственно формируемым пилообразным сигналом по его коллектору. Это позволяет обеспечить насыщение биполярного транзистора не током. равным току заряда накопительного конденсатора. во много раз меньшим током. При этом. число неосновных носителей. в базе насыщенного биполярного транзи 7 стора. а значит и задержка его выключенияво столько же раз уменьшаются. Такое ре б шение способствует уменьшению временизадержки включения пилообразного сигнала при сохранении высокой стабильности его начального уровня. так как к первомуА ВЫВОДУ КОНДВНСЗТОВЗ ПОДКЛЮЧЭЮТ ТОЛЬКОдин р-п переход. управляемый сигналом запуска (а не два. как в прототипе).Предлагаемый генератор пилообразногонапряжения отличается от прототипа наПИЧИЕМ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И связей. что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию изобретения новизна.Следует отметить. что вновь введенные бэлементы широко известны и каждый в от ДЭПЬНОСТИ ВЫПОЛНЯЕТ В предложенном УСТГройстве традиционно присущие ему функции. Вместе с тем. за счет новых указанных выше связей эти элементы обеспечивают уменьшение задержки формирования пилообразного сигнала относительно сигнала запуска. т.е. в конечном итоге вновь введенные элементы придают заявленному устройству новое. не вытекающее впрямую из их известных свойств. свойство. что свидетельствует. о соответствии заявленного технического решения критерию изобретения существенные отличия. На фиг. т представлена структурнопринципиальная схема предлагаемого генератора пилообразного напряжения на фиг. 2 форма сигналов в характерных точках структурно-принципиальной схемы генератора пилообразного напряжения. При этом на фиг. 2 а.б показан симметричный сигнал на шине сигнала запуска. на фиг. 2 в изображена форма выходного сигнала генератора пилообразного напряжения. Генератор пилообразного напряжения состоит из первого генератора 1 постоянного тока. накопительного конденсатора 2. би 35Вход второго генератора 6 постоянного тока подключен первой шине питания. в выход к входу переключателя 4 тока. Симметричный управляющий вход переключателя 4 тока соединен с шиной сигнала запуска. Выходы переключателя 4 тока подключены соответственно к общей шине и выходу генератора пилообразного напряжения. Накопительный конденсатор включен между общей шиной и выходом генератора пилообразногонапряжения. База биполярного транзистора 3 соединена с выходом источника 5 опорного уровня. Вход первого генератора 1 постоянного тока подключен ко второй шине питания. Выход первого генератора 1 постоянного тока соединен с змиттеромпбипопярного транзистора 3. Коллектор биполярного транзистора З-подключен к выходу устройства.Предлагаемый генератор пилообразного напряжения предназначен для построения блока развертки цифрового стробоскопического осциллографа и рабо тает следующим образом. Полный цикл фор мироеания пилообразного напряженияСОСТОИТ ИЗ трех ЗТЗПОВ ОЭЗЛИЧНОЙ ДПИТСЛЬности. на каждом из которых формируется определенная часть пилообразного сигнала. я .Первый этап. на котором происходит формирование (привязка) начального уровня выходного пилообразного сигнала. начинается в момент времени п после полного разряда накопительного конденсатора и заканчивается в момент времени 12 с появлением сигнала запуск на шине сигнала управления (см. фиг. 1. 2). Весь ток генератора б тока стекает на этом этапе через переключатель 4 тока на общую шину. При этом. через эмиттер в базу транзистора 3 течет постоянный ток разряда Ер. задаваемый генераторомЧ постоянного тока. Транзнстор 3 находится в состоянии глубокого насыщения. Потенциал коллектора транзистора 3. соединенного с накопительным конденсатором 2 и с выходом устройства. приблизительного соответствует потенциалу его базы. подсоединенной к выходу источника 5 опорногонапряжения (см. фиг. 1). Поэтомуначальный-уровень Ни пилообразного сигнала близок к выходному напряжеНИЮ ИСТОЧНИКЗ 5 И ЯВЛЯЕТСЯ весьма стабильным. Длительность первого этапа Тн Определяется частотой повторения сигнала запуск и может изменяться в широком диапазоненезависимо от остальных параметров пилообразного сигнала.На втором этапе. начиная с момента времени т до момента времени та. происходит формирование нарастающего участка пилообразного сигнала (см. фиг. За). Для этого. под действием сигнала запуск (см. фиг. 2 а.б). ток генератора Б постоянного тока переключается переключателем 4 на накопительный конденсатор 2 (см. фиг. 1). Длительность второго этапа соответствует длительности сигнала запуск. Некоторая часть зарядного тока Ь используется для перевода транзистора 3 из режима глубокого насыщения в активный режим и для нейтрализации тока Ер. Последний начинает поступать через работающий в активном режиме транзистора 3 на генератор 1, который в предлагаемом устройстве играет роль токоотвода (см. фиг. 1). В результате. скорость нарастания выходного пилообразного сигнала прямо пропорциональна разности токов (1, - Ер и обратнопропорциональна емкости накопительного конденсатора 2.После окончания сигнала запуск в момент времени 13 переключатель 4 тока от ключает зарядный ток Ь от накопительногоконденсатора 2 и начинается этап разряда. который длится до поп ното разряда конденсатора в момент времени 11 (см. фиг. 2 в). На этом цикл формирования пилообразного сигнала завершается. Преимущество предлагаемого устрой 10 ства заключается в том. что это устройствообеспечивает существенное уменьшение времени задержки формирования пилообг разного сигнала относительно момента поч явления сигнала запуска, по сравнению с ЕНЗЛОГЗМИ И ПООТОТИПОМ при СОХВЗНВНИИ высокой стабильности начального уровня. Указанное преимущество достигается благодаря тому. что стабильность начального уровня обеспечивается с помощью насы 20 щенного транзистора 3.Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.