книги / Справочник по микроэлектронной импульсной технике

Г_________и ________________ (5 — 4,9) 10—3

Следовательно, условия восстановления вьшолняются (С < Сдоп).

4. ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ С ВРЕМЯЗАДАЮЩИМ МОСТОМ

лей на транзисторы VT3 и VT4. К диагонали ВЗМ подключаются входы дифференциаль­ ного усилителя на транзисторах VT1 и VT2.

Процессы, протекающие в генераторе в стационарном режиме автоколебаний, заклю­ чаются в следующем. Пусть в момент t = 0 (рис. 5.9, б) транзистор VT1 запирается, а VT2 отпирается. Напряжение иг при этом скачкообразно возрастает до значения U3max,

а напряжение и2 уменьшается до U 3 min. Напряжение на конденсаторах С1и С2 и входах

жение иб1 при этом возрастает, стремясь к U3 тах, а иб2 уменьшается, стремясь к U3 min —

и э min, а и2 возрастет до U3 тях, Зарядившиеся -конденсаторы начнут разряжаться, стремясь Перезарядиться первый до —AU3t а «второй д о — .(AU3 + RI,6 1), где Jf${ — базовый ток транзистора VTL Входное напряжение и61 ИДУ после скачкообразного увеличения на АЦэ при этом уменьшается, стремясь к U 3min — 7?/б1, а иб2 после скачкообразного умень­ шения на увеличивается, стремясь к U3 тах. В момент, когда иб1 ^ %2>снова проис­ ходит опрокидывание генератора. Таким образом, процессы в нем периодически повто­ ряются.

111

При генерировании импульса с длительностью / и2 (рис. 5.9, б) напряжения на конден­ саторах и входах изменяются в соответствии со следующими выражениями:

112

5. ГЕНЕРАТОРЫ НА ИДУ С ЭМИТТЕРНОЙ СВЯЗЬЮ

На ИДУ можно выполнить обычный мультивибратор с эмиттерной связью [59], в ко*

начинает запираться. Тогда повышение потенциала его коллектора и эмиттера транзистора VT2 вызывает благодаря связи через конденсатор С повышение потенциала базы транзис­ тора VT3, в результате чего увеличивается ток эмиттера VT3 и уменьшается ток эмиттера VTL Вследствие положительной обратной связи происходит лавинообразный процесс увеличения напряжения и^ и уменьшения напряжения ик (рис. 5.10, б). Напряжение иб1

также возрастает вследствие прекращения тока базы при запирании транзистора VT1. После окончания лавинного процесса, вызванного запиранием транзистора VT1, начина­ ется заряд конденсатора С частью базового тока транзистора VT3, равного (1 — а) 4и

( « •h

Из-за влияния резистора R заряд происходит не постоянным (1 — а) /0, а несколько умень­ шающимся в течение процесса заряда током.

Когда по мере заряда уменьшающееся напряжение ыбз станет отличным от напряжения иб1 на пренебрежимо малое значение порогового напряжения U n *=? 0,1 В, транзистор VTI

начинает открываться (момент ^ на рис. 5.10, б). Потенциал его коллектора уменьшается, что вызывает уменьшение напряжения ибз и эмиттерного тока транзистора VT3. Ток эмит­

тера транзистора VT1 увеличивается и т.. д. Снова происходит лавинный процесс, заканчи­ вающийся теперь запиранием транзистора VT3. Напряжение и^ при этом скачкообразно

уменьшается на величину

начинает открываться, a VTJ закрываться (момент t2 на рис. 5.10, б) и т. д.

При определении временных параметров импульсов необходимо учесть, что напряже­ ние ^<53 во время разряда конденсатора изменяется по закону

114

ряда

-Ччёта-]’

Левая часть этого неравенства при практически реализуемых Ri и R2 всегда выполня­ ется. Поэтому его правая часть

W i + «*) > 1~ (1 - a) /oR/Яi

обусловливает следующее условие существования автоколебательного режима:

Для стабилизации времени заряда t3 необходимо увеличивать напряжение (1 — a) I0R (сопротивление R). Однако сделать его большим Ег можно только при R, измеряемых сот­ нями килоом, что при интегральной технологии трудно достижимо. Поэтому при выборе резистора R целесообразно ограничиться имеющимся в цепи базы VT3 резистором или до­ полнительно, последовательно с ним, включить резистор, сопротивление которого измеря­ ется десятками килоом.

Преимущество рассмотренного мультивибратора заключается в том, что его выход (коллектор VT3) не связан с цепью обратной связ^, определяющей временные параметры импульсов. Поэтому на них не сказывается влияние нагрузки. Амплитуда выходных им­

На рис. 5.10, в изображена функциональная схема автоколебательного мультивибра-

ра с эмиттерной связью на ИДУ типа 198УН1.

Расчет этого генератора заключается в определении дополнительных элементов С, R lt R8 . В качестве исходных данных при расчете используются период повторения импуль­

сов Т = t3 + fp и амплитуда импульсов Um.

З а т о р м о ж е н н ы й р е ж и м р а б о т ы г е н е р а т о р а н а И Д У с э м и т т е р н о й с в я з ь ю (рис. 5.10, а) обеспечивается, если для зарядной

115

и в случае автоколебательного режима. Длительность импульса определяется временем разряда, при котором напряжение на базе транзистора VT3

w<33(0)»а это возможно при увеличении максимального напряжения на конденсаторе Uc max,

что достигается увеличением сопротивления R , но при этом увеличивается время восстанов­ ления. По этой причине заторможенный мультивибратор рассматриваемого типа целесооб­ разно использовать в качестве генератора сравнительно коротких импульсов с большой скважностью Q = 1 + U tu.

Расчет заторможенного мультивибратора выполняется в том же порядке, что и расчет автогенератора (рис. 5.10, а), только с обязательной проверкой выполнения условий вос­ становления.

Для обеспечения более высокой стабильности длительности импульса в заторможенном режиме разрядный резистор R необходимо подключать не к + E it а к —Е2 (рис. 5.11, а). Порог срабатывания, близкий к нулю, достигается с помощью делителя R1R2. Стадия вос­ становления кратковременна, поскольку конденсатор разряжается через выход эмиттерного повторителя и диод VD1.

116

В исходном состоянии ибз & О транзистор VT3 закрыт. Транзистор VT1 при этом с по­

мощью напряжения, снимаемого с нижнего плеча делителя R1R2, открыт, а конденсатор С разряжен до минимального напряжения. При подаче импульса запуска положительной полярности на базу VT3 (или на коллектор VT1)> транзистор VT3 открывается, a V77 закрывается. Напряжение ыбз при этом скачкообразно возрастает, а конденсатор начи­

нает заряжаться через эмиттерный повторитель и резистор R (рис. 5.11, б). По мере заря­ да конденсатора напряжение и^ уменьшается, стремясь к (со) = — Е2 — (1 — a) J0R.

Когда оно достигнет уровня, близкого к и6{ тах, транзистор VT3 начнет запираться, a VTI отпираться. Напряжение нб3 при этом скачкообразно уменьшится. Генерирование импуль­

са на этом заканчивается. Конденсатор быстро разряжается через эмиттерный повторитель и диод VDL

Длительность импульса определяется с учетом следующих величин:

После подстановки этих величин в выражение (3.2) с учетом формулы (5.57) получим

Амплитуда импульсов отрицательной полярности на выходе эмиттерного повторителя (Транзистор VT4)

где k9>п — коэффициент передачи эмиттерного повторителя.

В качестве выходного импульса прямоугольной формы положительной полярности можно использовать импульсы на коллекторе VT1 или на выходе эмиттерного повторите­ ля на транзисторе VT2.

Функциональная схема заторможенного мультивибратора с эмиттерной связью на ИДУ типа 198УТ1 изображена на рис. 5.11, в. Заторможенный мультивибратор рассчиты­ вается по заданным длительности импульса и периоду следования запускающих импульсов в следующем порядке. Сначала необходимо определить сопротивление резистора R 1 . Де­ литель R1R2 должен обеспечить надежное открытое состояние транзистора VT1 и закрытое

Чтобы не использовать резистор R1 с таким большим сопротивлением, его можно умень­ шить в несколько раз. При этом параллельно резистору R2 необходимо включить резистор, при котором результирующее сопротивление R2 уменьшится в то же число раз. Умень­ шим Ri до 12 кОм, a R2 до 2,4 кОм.

6 . ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ НА ИДУ С ПЕРЕЗАРЯЖАЮЩИМСЯ КОНДЕНСАТОРОМ

Ввиду того что у ИДУ два выхода, потенциалы которых могут в противофазе менять­ ся от сравнительно больших положительных до некоторых отрицательных значений, его можно использовать Для построения одноконденсаторного генератора импульсов, в кото­ ром единственный хронирующий конденсатор с элементами зарядно-разрядной цепи вклю­ чен между выходами эмиттерных повторителей (рис. 5.12, а). Для обеспечения двух устой­ чивых состояний в ИДУ, подобно симметричному триггеру, в нем обеспечивается положи­ тельная обратная связь между выходами каскадов и противоположными их входами. Эта связь обеспечивается с помощью делителей R2R7. Верхние плечи этих делителей подклю­ чаются к коллекторам транзисторов ИДУ (рис. 5. 12, а). Нижние плечи этих делителей име­ ют сравнительно малые (1—2 кОм) сопротивления, необходимые лишь для того, чтобы при

Л 7

закрытом одном транзисторе ИДУ второй был открытым. Для этого достаточно, чтобы раз­ ница между иб2 и и6з составляла более (0,2—0,3) В. Резисторы R являются зарядно-раз­

рядными, а диоды VDU VD2 служат для шунтирования этих резисторов. Так, при проте­ кании тока через конденсатор С, текущего слева направо (рис. 5.12, а), шунтируется ле­ вый резистор /?, а при обратном направлении тока — правый. Диоды VD3 и VD4опорные. Кроме того, они исключают действие высоких напряжений на входах ИДУ.

Работа автогенератора (рис. 5.12, б) сводится к следующему. Пусть в момент / = 0 при включении источников питания Ег и Е2 транзистор VT2 запирается, a VT3 отпирается. Этот

VD4 закрыты. Начинается заряд конденсатора С через выход эмиттерного повторителя на транзисторе VT1, диод VDJ, правый резистор R и выход эмиттерного повторителя на транзисторе VT4. Конденсатор стремятся зарядиться до напряжения U9 ТПах -j- U9 mi

если пренебречь падением напряжения на диоде VD1 .

По мере заряда конденсатора напряжение и2 уменьшается, стремясь к —U9 т1п. Когда

Произойдет лавинный процесс, во время которого скачкообразно возрастет до U9 max на. пряжение и ^ и уменьшится до —U9 min напряжение аэ1. Скачкообразно до значения 0^ увеличится напряжение и2. На столько же скачкообразно увеличится напряжение w*.

118

Функциональная схема генератора с перезаряжающимся конденсатором на ИДУ ти­ па 198УТ1 изображена на рис. 5.12, в. Параметры дополнительных элементов рассчитыва­ ются в следующем порядке. Сначала рассчитывается сопротивление R3 min (Rs max), обес­

постоянная времени RC. При этом для уменьшения влияния неучтенных токов закрытых

диодов на длительность импульса нежелательно использовать резисторы R с большим со­ противлением. По известной величине RC после выбора R рассчитывается емкость С и вы­ бирается резистор сопротивлением R 2 = (1...2 ) кОм.

Рассмотренный автоколебательный генератор отличается большой удельной длитель­ ностью tJ(RC) и не очень высокой ее стабильностью. Объясняется это тем, что, несмотря на принятые меры увеличения тока /0, напряжение — U3 mi , к которому стремится вре-

мязадающее напряжение их (и,,), недостаточно велико.

Для повышения стабильности длительности импульса схему рассмотренного генера­ тора необходимо изменить так, чтобы начальное значение ВЗН одной полярности было мало, а напряжение противоположной полярности, к которому стремится ВЗН,-^ велико. При этом уменьшается удельная длительность. Такими особенностями отличается а в т о г е ­

Принцип работы этого варианта автогенератора отличается от предыдущего тем, что при противоположной полярности включения диодов VD1 и VD2 открытым оказывается тот из них, катод которого в данный момент времени имеет потенциал — min. Поэтому

управляющие напряжения иг и //2, в отличие от напряжений предыдущего генератора

120