Генератор импульсов

Генератор импульсов может быть использован, например, в устройствах управления тиристорами в электрических цепях переменного тока. Генератор содержит три резистора, два стабилитрона, два конденсатора разной емкости, и пороговое устройство, состоящее из двух транзисторов разной проводимости; при этом первый резистор соединен одним выводом с первой шиной питания и вторым - с катодом первого стабилитрона; анод первого стабилитрона соединен с катодом второго стабилитрона, анод которого соединен со второй шиной питания; первый конденсатор соединен одним выводом с общей точкой первого резистора и первого стабилитрона, а вторым - со второй шиной питания; второй переменный резистор соединен одним выводом с общей точкой первого резистора и первого стабилитрона, а вторым - с общей точкой эмиттера первого транзистора типа p-n-p и первым выводом второго конденсатора, который вторым выводом соединен со второй шиной питания; база первого транзистора соединена с общей точкой первого и второго стабилитронов и коллектора второго транзистора типа n-p-n, база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора, а эмиттер второго транзистора соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен со второй шиной питания.

Полезная модель относится к области импульсной техники и может быть использована, например, в устройствах управления тиристорами в электрических цепях переменного тока.

Известен ближайший к заявленному устройству генератор импульсов, содержащий резистор, стабилитрон, пороговое устройство, состоящее из двух транзисторов, причем база и коллектор транзистора одной проводимости соединены соответственно с коллектором и базой транзистора другой проводимости; эмиттер одного из транзисторов соединен с общей точкой второго резистора и конденсатора, второй вывод которого соединен с первой шиной питания; и цепь из последовательно соединенных диода, третьего и четвертого резисторов, причем другой вывод диода соединен со второй шиной питания, а другой вывод четвертого резистора через стабилитрон - с первой шиной питания; другой вывод второго резистора соединен с общей точкой стабилитрона и четвертого резистора; база транзистора, эмиттер которого соединен с общей точкой второго резистора и конденсатора, соединена с общей точкой третьего и четвертого резисторов, а эмиттер транзистора другой проводимости через первый резистор - с первой шиной питания.

(патент РФ 2210179, МКИ Н01К 3/351, опубл. 2003)

Устройство работает следующим образом:

В исходном состоянии подается напряжение на шины питания. Конденсатор заряжается до напряжения стабилизации второго стабилитрона. Протекающий по второму резистору ток создает на нем падение напряжения при токе, протекающем от диода к стабилитрону, плюсом приложенное к базе транзистора, а минусом - через резистор к эмиттеру транзистора. Таким образом, транзисторы заперты и их самопроизвольное открывание невозможно. В таком состоянии устройство может находиться как угодно долго.

При падении напряжения между шинами питания ниже напряжения второго стабилитрона и на конденсаторе, первый транзистор открывается, т.к. напряжение на его эмиттере стало выше напряжения на его базе. Протекающий по транзистору ток открывает второй транзистор, т.е. пороговое устройство срабатывает. Транзисторы скачком открываются до полного насыщения и конденсатор разряжается через четвертый резистор, с которого снимается выходной импульс.

К недостаткам указанного устройства относится невозможность создания мощных выходных импульсов с высокой частотой, т.к при генерации импульса конденсатор полностью разряжается.

Задачей полезной модели является повышение частоты и мощности выходных импульсов и повышение устойчивости работы генератора в непрерывном режиме в широком диапазоне рабочих напряжений.

Поставленная задача решается за счет того, что в генераторе импульсов, содержащем два постоянных резистора и один переменный, два стабилитрона, два конденсатора разной емкости, и пороговое устройство, состоящее из двух транзисторов разной проводимости; при этом первый постоянный резистор соединен одним выводом с первой шиной питания и вторым - с катодом первого стабилитрона; анод первого стабилитрона соединен с катодом второго стабилитрона, анод которого соединен со второй шиной питания; первый конденсатор соединен одним выводом с общей точкой первого резистора и первого стабилитрона, а вторым - со второй шиной питания; переменный резистор соединен одним выводом с общей точкой первого резистора и первого стабилитрона, а вторым - с общей точкой эмиттера первого транзистора типа p-n-p и первым выводом второго конденсатора, который вторым выводом соединен со второй шиной питания; база первого транзистора соединена с общей точкой первого и второго стабилитронов и коллектора второго транзистора типа n-p-n, база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора, а эмиттер второго транзистора соединен с первым выводом второго постоянного резистора, второй вывод которого соединен со второй шиной питания.

Предлагаемый генератор импульсов характеризует наличие двух конденсаторов, причем процесс заряда второго конденсатора регулируется переменным резистором. Мощность импульса определяется емкостью первого конденсатора. С помощью переменного резистора регулируется частота выходных импульсов.

Предлагаемый генератор устойчиво работает в широком диапазоне питающих напряжений, рабочих элементов, характеризуется отсутствием подстроек. Создавая мощные импульсы с большой частотой, генератор обеспечивает стабильность работы последующих электросхем.

На фигуре 1 приведена электрическая схема предлагаемого генератора импульсов.

Резистор 1 одним выводом соединен с шиной питания 2, вторым выводом - с катодом стабилитрона 3. Анод стабилитрона 3 соединен с катодом стабилитрона 4, а катод стабилитрона 4 соединен с шиной питания 5. Конденсатор 6 соединен одним выводом с общей точкой резистора 1 и стабилитрона 3, а вторым - с шиной питания 5. Переменный резистор 7 одним выводом соединен с общей точкой резистора 1 и стабилитрона 3, а вторым - с общей точкой эмиттера транзистора 8 типа p-n-p и первым выводом конденсатора 9, второй вывод которого соединен с шиной питания 5. База транзистора 8 соединена с общей точкой стабилитронов 3 и 4 и с коллектором транзистора 10 типа n-p-n. База транзистора 10 соединена с коллектором транзистора 8, а эмиттер транзистора 10 соединен с первым выводом резистора 11, второй вывод которого соединен с шиной питания 5.

В исходном состоянии после подачи напряжения на шины питания 2 и 5 конденсатор 6 начинает заряжаться до напряжения стабилизации стабилитронов 3+4. В этот момент транзистор 8 заперт напряжением со стабилитрона 3, поэтому заперт и транзистор 10. По мере заряда конденсатора 9 через переменный резистор 7 напряжение на конденсаторе становится выше, чем напряжение стабилизации на стабилитроне 4, и транзисторы 8 и 10 скачком открываются, при этом конденсатор 9 начинает разряжаться через резистор 11, а через стабилитрон 3 и транзистор 10 начинает разряжаться конденсатор 6. Как только напряжение конденсатора 9 станет ниже напряжения стабилизации стабилитрона 4, транзистор 8 запирается и ток через резистор 11 прекратится, после чего конденсатор 9 снова начнет заряжаться и т.д. Выходной импульс положительной полярности снимается с резистора 11 во время работы генератора.

Мощность импульса определяется разрядом конденсатора 6 через стабилитрон 3 и транзистор 10. Длительность импульса определяется временем разряда конденсатора 9 через транзисторы 8 и 9 и резистор 11 до момента их закрывания.

Возможность создания высокой частоты генерации импульсов определяется тем, что напряжение на конденсаторе 9 падает не до нуля, как в прототипе, а лишь на 0,3-0,5 вольта ниже, чем на стабилитроне 4, поэтому времени на подзарядку до следующего открывания транзисторов требуется немного. Частота генерации импульсов регулируется резистором 2

Для работы предлагаемого генератора импульсов не требуется подбора каких-либо элементов, что упрощает и удешевляет его изготовление.

В настоящее время изготовлены 45 генераторов импульсов, которые безотказно работают в лабораторных установках.

Генератор импульсов, содержащий три резистора, два стабилитрона, два конденсатора разной емкости и пороговое устройство, состоящее из двух транзисторов разной проводимости; при этом первый резистор соединен одним выводом с первой шиной питания и вторым - с катодом первого стабилитрона; анод первого стабилитрона соединен с катодом второго стабилитрона, анод которого соединен со второй шиной питания; первый конденсатор соединен одним выводом с общей точкой первого резистора и первого стабилитрона, а вторым - со второй шиной питания; второй переменный резистор соединен одним выводом с общей точкой первого резистора и первого стабилитрона, а вторым - с общей точкой эмиттера первого транзистора типа p-n-p и первым выводом второго конденсатора, который вторым выводом соединен со второй шиной питания; база первого транзистора соединена с общей точкой первого и второго стабилитронов и коллектора второго транзистора типа n-p-n, база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора, а эмиттер второго транзистора соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен со второй шиной питания.