Гекератеры импульсов с малым временем восстановления

В генераторах импульсов с малым временем восстановления, о которых идет речь в этой статье, применены транзисторы одной структуры, что позволяет получать импульсы большой амплитуды, так как амплитуда импульсов примерно равна величине питающего напряжения, которое должно быть меньше или равно допустимому напряжению участка коллектор — эмиттер для используемых транзисторов. Кремниевые p-n-p транзисторы обладают значительно большим допустимым напряжением, чем транзисторы структуры р-п-р, отсюда ясно, что для получения импульсов большой амплитуды целесообразно использовать именно транзисторы структуры p-n-p. Рассматриваемые генераторы построены на базе транзисторных ключей с повышенной нагрузочной способностью и могут работать на емкостную нагрузку.

Транзисторный ключ с повышенной нагрузочной способностью, показанный на рис. 1, выполнен на транзисторах серии КТ605. В исходном состоянии устройства транзистор Т2 закрыт, а транзистор Т1 открыт. Емкостная нагрузка Сн, обозначенная на схеме штриховыми линиями, заряжена до напряжения Uо = Uпит. При подаче на вход управляющего сигнала транзистор Т2 открывается и емкость Сн быстро разряжается через малое сопротивление диода Д1 и открытый транзистор Т2. В этот момент транзистор Т1 закрывается. По окончании сигнала транзистор Т2 закрывается, а транзистор Т1 открывается. Теперь емкость Сн заряжается через открытый транзистор Т1. Диод Д1 исключает протекание сквозных токов через транзисторы, так как в момент разряда емкости Сн падение напряжения на нем играет роль обратной связи, закрывающей транзистор Т2. Такое включение транзисторов позволяет при тех же коммутируемых токах повысить нагрузочную способность по сравнению с обычным транзисторным ключом.

Как показали наблюдения за работой рассматриваемого транзисторного ключа, можно получить довольно крутой фронт нарастания импульса при заряде емкостной нагрузки и значительно уменьшить силу тока, текущего через транзистор Т2 при ее разряде. Ток разряда течет и через резистор R1, поскольку транзистор Т1 в это время закрыт, и сопротивление этого резистора может быть существенно больше, чем сопротивление участка коллектор—эмиттер транзистора в обычном ключе.".

На активной нагрузке формируемый импульс имеет амплитуду, равную примерно напряжению питания, так как на открытом транзисторе Т1 падение напряжения значительно меньше, чем на сопротивлении в цепи коллектора обычного ключа. При указанных на схеме данных деталей устройство позволяет на емкостной нагрузке Св — 100 пФ формировать импульсы с амплитудой 250 В, длительностью 0,3 мкс, с фронтами 0,1 мкс и частотой повторения до 1 МГц.

Рис. 1. Принципиальная схема ключа на высоковольтных транзисторах

Рис 2, Принципиальная схема симметричного мультивибратора с повышенной нагрузочной способностью

На рис. 2 приведена схема симметричного мультивибратора, каждое плечо которого состоит из транзисторного ключа с повышенной нагрузочной способностью. Такой мультивибратор, позволяет формировать импульсы с короткими фронтами и способен работать на низкоомную и емкостную нагрузку. Расчет времязадающих цепей ничем не отличается от расчета обычного симметричного мультивибратора. При указанных на схеме номиналах резисторов и конденсаторов и использовании транзисторной сборки КГНТ251 частота повторения импульсов равна 1,6 кГц со скважностью Q = 2, при этом фронты импульсов не превышают 0,12 икс.

По такому же принципу был построен ждущий мультивибратор с эмиттерной связью (рис, 3). В нем транзистор 77 выполняет роль нагрузочного сопротивления в коллекторной цепи транзистора ТЗ. Такая замена приводит к тому, что в момент окончания формирования выходного импульса транзистор 77 открывается и конденсатор С2 быстро заряжается через малое сопротивление этого транзистора, эмиттерный переход транзистора Т4 и сравнительно малое сопротивление резистора R7. Время заряда конденсатора С2 определяет время восстановления исходного состояния генератора, и з данном случае оно меньше, чем в обычном ждущем мультивибраторе. Использование в генераторе транзисторной сборки позволяет существенно улучшить его выходные параметры. Скважность импульсов, определяемая по формулеможет достигать 20—30.

В генераторе по схеме, приведенной на рис. 3, в котором использовалась транзисторная сборка К1НТ251, были получены положительные импульсы длительностью 260 мкс. Время восстановления твосст = 12 мкс. Максимальная скважность

собранный по схеме, приведенной на рис. 4, также обеспечивает большую скважность формируемых импульсов, устойчиво работает при частоте запускающих импульсов до 150 кГц, Он, кроме того, имеет повышенное входное и сравнительно небольшое выходное сопротивления.

В этом генераторе роль пускового элемента выполняет динистор Д1. В исходном состоянии транзистор Т2 закрыт, транзистор Т1 открыт. Конденсатор С2 заряжен до напряжения источника питания. Это напряжение приложено к динистору, но оно выбрано меньшим, чем амплитуда пускового импульса для данного динистора и поэтому не возникает его лавинного пробоя. Включение. 3.

Принципиальная схема ждущего мультивибратора с эмиттерной связью ние дикистора произойдет при подаче на его катод отрицательного запускающего импульса. При этом конденсатор С2 начнет разряжаться через открытые динистор и диод Д2, резисторы R1, R2 и эмиттерный переход транзистора Т2,

Рис. 4. Принципиальная схема ждущего мультивибратора, обеспечивающего большую скважность импульсов

В результате транзистор Т2 переходит в открытое состояние, а транзистор Т1 в закрытое. Стадия формирования импульса заканчивается в тот момент, когда ток разряда конденсатора С2 станет меньше тока выключения динистора. При этом динистор, а следовательно, и транзистор Т2 закрываются, и через открывшийся транзистор Т1 быстро заряжается конденсатор С2 до исходного напряжения. На этом заканчивается стадия восстановления и начинается новый цикл.

Следует отметить, что при формировании импульса времязадающий конденсатор С2 частично разряжается через входной конденсатор С1 и источник запускающих импульсов. Поэтому емкость конденсатора С1 выбирают намного меньше формирующей емкости, чтобы он не оказывал существенного влияния на выходной импульс. Длительность импульса можно плавно регулировать резистором R1. Диод ДЗ препятствует разряду конденсатора С2 через транзистор Т2, а диод Д5 предохраняет эмиттерный переход этого транзистора от больших обратных напряжений.

Такой генератор обеспечивал регулируемую длительность выходного импульса в пределах 6—60 мкс при максимальной частоте следования запускающих импульсов соответственно 15—150 кГц. Его входное сопротивление Rbx = 10 кОм, а выходное Rвых = 360 Ом.