close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11127

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 11127
(13) C1
(19)
H 03K 3/00
ИМПУЛЬСНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР
(21) Номер заявки: a 20061218
(22) 2006.12.04
(43) 2008.08.30
(71) Заявитель: Черяев Виктор Александрович (BY)
(72) Автор: Черяев Виктор Александрович (BY)
(73) Патентообладатель: Черяев Виктор Александрович (BY)
(56) EP 1096676 A1, 2001.
RU 2146075 C1, 2000.
DE 4033025 A1, 1992.
EP 0330280 A1, 1989.
JP 05041635 A, 1993.
JP 59072219 A, 1984.
BY 11127 C1 2008.10.30
(57)
Импульсный автогенератор, содержащий времязадающую емкость, заряжающий и
разряжающий ключи и компаратор, отличающийся тем, что компаратор выполнен со
входом управления гистерезисом, заряжающий и разряжающий ключи выполнены на полевых транзисторах с противоположным типом проводимости с изолированным затвором,
причем стоки полевых транзисторов соединены вместе и подключены ко входу компаратора, а затворы соединены вместе и через токозадающий резистор подключены к выходу
компаратора, времязадающая емкость включена между точками соединения стоков и затворов полевых транзисторов, между истоками которых включен источник напряжения
питания.
Фиг. 3
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных узлах электронной аппаратуры.
Известна схема автогенератора прямоугольных импульсов напряжения [1], содержащая компаратор, времязадающую емкость, включенную между выходом и входом компаратора, и два источника тока, поочередно включаемых сигналами управления, как
BY 11127 C1 2008.10.30
показано на схеме фиг. 1. Один источник при его включении заряжает времязадающую
емкость, другой источник разряжает ее. В конкретной схемной реализации автогенератора
[1] для поочередного включения источников тока используются два транзисторных ключа, как показано на фиг. 2. Такая схема для заряда и разряда времязадающей емкости широко используется и в других автогенераторах прямоугольных импульсов, например в
автогенераторе [2]. При этом необходимы как минимум четыре транзистора, два из которых являются заряжающим и разряжающим ключами, на которые подаются сигналы
управления, два других являются источниками тока и могут входить в состав токовых
зеркал. Схема [1] является наиболее близким аналогом предлагаемого устройства.
Недостатком прототипа является сложность схемы, реализующей заряд и разряд времязадающей емкости, обусловленная использованием отдельных источников тока и отдельных ключей для их поочередного подключения к емкости. Кроме того, если
источники тока выполнены по схеме токового зеркала, они потребляют ток от источника
постоянно, что увеличивает рассеиваемую мощность.
В основу изобретения положена задача создания простой схемы автогенератора прямоугольных импульсов напряжения, в которой заряжающий и разряжающий ключи могут
выполнять функции источников тока.
Поставленная задача достигается тем, что в автогенераторе, содержащем времязадающую емкость, заряжающий и разряжающий ключи и компаратор, компаратор выполнен со входом управления гистерезисом, заряжающий и разряжающий ключи выполнены
на полевых транзисторах с противоположным типом проводимости с изолированным затвором, причем стоки полевых транзисторов соединены вместе и подключены ко входу
компаратора, а затворы соединены вместе и через токозадающий резистор подключены к
выходу компаратора, времязадающая емкость включена между точками соединения стоков и затворов полевых транзисторов, между истоками которых включен источник напряжения питания. Один полевой транзистор может выполнять одновременно функцию
источника тока и ключа, что уменьшает число транзисторов и упрощает схему.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена функциональная
схема прототипа устройства. На фиг. 2 изображен фрагмент схемы прототипа, реализующей заряд и разряд времязадающей емкости. На фиг. 3 изображена схема предлагаемого
автогенератора. На фиг. 4 на графике А изображена форма напряжения на входе компаратора; на графике В - напряжение на выходе автогенератора; на графике С - напряжение на
затворах транзисторов. На фиг. 5 изображена схема варианта исполнения предлагаемого
автогенератора с дополнительными емкостями. На фиг. 6 приведена форма напряжения на
входе компаратора для схемы фиг. 5.
Описание устройства рассмотрим по схеме фиг. 3. Автогенератор содержит заряжающий ключ на полевом транзисторе с изолированным затвором VT1, разряжающий ключ на
полевом транзисторе с изолированным затвором VT2, времязадающую емкость С, токозадающий резистор R и компаратор СМР с гистерезисом. Стоки транзисторов VT1 и VT2
подключены к входу компаратора СМР, между истоками транзисторов VT1 и VT2 включен источник напряжения питания Е, затворы транзисторов соединены, и между стоками
и затворами включена емкость С. Выход компаратора СМР подключается к затворам через резистор R. Прямоугольные импульсы напряжения снимаются с выхода компаратора
СМР.
Рассмотрим работу устройства по схеме фиг. 3 и графикам фиг. 4. В начальный момент времени t0 емкость С не заряжена, на выходе компаратора СМР напряжение UВЫХ
низкого уровня, и между затвором и истоком транзистора VT1 устанавливается отпирающее напряжение, приблизительно равное пороговому напряжению транзистора VT1, которое включает источник тока на транзисторе VT1. Транзистор VT2 заперт. Ток стока
транзистора VT1 заряжает емкость С, в результате на входе компаратора СМР в течение
времени t0-t1 линейно растет напряжение UC, как показано на графике А фиг. 4.
2
BY 11127 C1 2008.10.30
Когда напряжение UC на входе компаратора СМР достигает верхнего порога переключения UH, на выходе компаратора устанавливается высокий уровень напряжения UВЫХ.
Напряжение с выхода компаратора через резистор R подается на затворы, а с затворов через емкость С подается на стоки, и на стоках наблюдается резкое возрастание напряжения,
как показано на графике А в момент времени t1. Выключается транзистор VT1. Когда напряжение на затворах достигает порогового напряжения включения UTH2 транзистора
VT2, канал транзистора становится проводящим, и через него начинает разряжаться емкость С. Из-за действия отрицательной обратной связи по напряжению в транзисторе VT2,
которая обеспечивается емкостью С, на затворе транзистора VT2 устанавливается постоянное напряжение, определяемое выражением:
U З И 2 = U TH 2 +
I2
,
S
(1)
где UTH2 [В] - пороговое напряжение включения на передаточной характеристике транзистора VT2; I2 [А] - ток разряда емкости С; S [См] - крутизна транзистора при токе стока,
равном I2.
Ток I2 равен току, протекающему через резистор R, и определяется выражением:
E − UЗИ
2 ,
I2 =
R
где Е [В] - напряжение источника Е; Uзи2 [В] - напряжение между истоком и затвором
включенного транзистора VT2 при действии отрицательной обратной связи; R [Ом] - сопротивление резистора R.
Постоянный ток I2 формирует на емкости С линейно уменьшающееся напряжение. В
течение времени от t1 до t2 транзистор VT2 остается открытым, транзистор VT1 закрыт, а
напряжение на стоках линейно снижается. В момент времени t2 напряжение на входе компаратора СМР уменьшается до нижнего порога UL переключения компаратора. Компаратор переключается, и на его выходе появляется напряжение низкого уровня. Выключается
транзистор VT2. В момент переключения компаратора напряжение с затворов через емкость С подается на стоки, и на стоках формируется резкий спад напряжения. Когда между истоком и затвором транзистора VT1 устанавливается напряжение Uзи1, которое
определятся выражением, аналогичным выражению (1), и которое приблизительно равно
пороговому напряжению UTH1 транзистора VT1, включается источник тока на транзисторе
VT1 и заряжает емкость С. Далее описанные процессы периодически повторяются, а на
выходе компаратора СМР формируются прямоугольные импульсы напряжения UВЫХ, как
показано на графике В.
Напряжение на затворах транзисторов VT1 и VT2 имеет форму меандра с амплитудой,
равной ∆Uth, как показано на графике С. Величина напряжения ∆Uth определяется выражением:
(2)
∆Uth = Uзи1 + Uзи2 - E .
Значения Uзи1 и Uзи2 определяются по передаточной характеристике транзисторов
VT1 и VT2 в соответствии с формулой (1). Вычисляемое по формуле (1) напряжение Uзи2
примерно равно UTH2, а напряжение Uзи1 примерно равно UTH1 - пороговому напряжению
включения транзистора VT1. Чтобы источники тока на транзисторах VT1 и VT2 выключались полностью, необходимо выполнение условия: ∆Uth > 0.
Период генерируемых импульсов определяется выражением: T = T1 + T2, где T1 [с] длительность включенного состояния источника тока на транзисторе VT1; T2 [с] - длительность включенного состояния источника тока на транзисторе VT2. Значения T1 и T2
определяются выражениями:
( UH − UL + ∆Uth )
⋅R ⋅C,
T1 =
(3)
E − UЗИ 1
3
BY 11127 C1 2008.10.30
( UH − UL + ∆Uth )
⋅R ⋅C,
(4)
E − UЗИ 2
где ∆Uth [В] - величина перекрытия пороговых напряжений транзисторов VT1 и VT2, определяемая выражением (2); Uзи1 [В] - напряжение между истоком и затвором включенного транзистора VT1 при действии отрицательной обратной связи; Uзи2 [В] - напряжение
между истоком и затвором включенного транзистора VT2 при действии отрицательной
обратной связи; Е [В] - напряжение источника Е; R [Ом] - сопротивление резистора R; С
[Ф] - значение емкости С.
Приведенные выражения (3) и (4) справедливы для случая, когда выходной каскад
компаратора запитывается от источника напряжения питания Е, соответственно напряжение на выходе компаратора Uвых изменяется в пределах от 0 до Е.
На фиг. 5 приводится вариант исполнения предлагаемого автогенератора, в схему которого добавлены емкости С1 и С2, включенные параллельно стоку и истоку транзисторов
VT1 и VT2 соответственно. Компаратор с симметричной относительно нуля петлей гистерезиса запитывается от двуполярного источника питания Е с напряжениями + Е/2 и - Е/2.
Емкости С1 и С2 практически не влияют на период Т генерируемых импульсов, но их
значение может быть подобрано так, что форма напряжения на входе компаратора становится треугольной, как показано на фиг. 6. Для этой схемы выражение (1) переписывается
следующим образом:
1 + (C1 + C2) / C
UЗИ 2 = U TH 2 + I 2 ⋅
,
S
где UТН2 [В] - пороговое напряжение включения на передаточной характеристике транзистора VT2; I2 [А] - ток разряда емкости С; S [См] - крутизна транзистора при токе стока,
равном I2; С [Ф] - значение емкости С; С1 [Ф] - значение емкости С1; С2 [Ф] - значение
емкости С2.
Обязательное условие для схем фиг. 3 и фиг. 5 - напряжение источника питания должно быть меньше суммы пороговых напряжений транзисторов. Особенностью предлагаемых схем является влияние изменения пороговых напряжений UTH1 и UTH2 транзисторов
на период генерируемых импульсов, особенно при снижении напряжения питания, когда
∆Uth велико.
T2 =
Источники информации:
1. Европейский патент Al, 2001.
2. Патент США 6373343 В1, 2002.
Фиг. 1
фиг. 2
4
BY 11127 C1 2008.10.30
Фиг. 4
фиг. 5
Фиг. 6
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
311 Кб
Теги
патент, by11127
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа