SU1352472A1 - Устройство дл стабилизации импульсного тока нагрузки - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  получени  мощных электрических импульсов тока со стабильной , амплитудой, преимущественно в им- пульснык передатчиках СВЧ или в установках дл  ускорени  зар женных частиц . Цель изобретени  - уменьшение искажени  формы выходных импульсов достигаетс  за счет сокращени  длительности среза выходных импульсов и минимального интервала между ними. Дл  этого в устройство дополнительно введены RS-триггер 40, истоковый повторитель 41, усилитель 42 мощности, дополнительные диоды 43, 44 и 45 и конденсаторы 46 и 47. Кроме того, устройство содержит импульсный модул тор 1 с частичным разр дом накопительного конденсатора 2 через электронную лампу 3, нагрузку магнетрон 6, усилитель на транзисторе 7, первЬй импульсный трансформатор 9 с обмотками 10 и II, транзисторы 12, 24 и 26, усилитель 22 посто нного тока, выполненный, например, в виде операционного усилител , второй импульсный трансформатор 29, генератор 35 запускающих импульсов, выполненный, например, по схеме блокинг-генерато- ра, линию задержки 36, диоды, конденсаторы и резисторы, показанные на чертеже. 1 ил. О) Й « со СП К 4 INO

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано- .дл  получени  мощных электрических импульсов тока со стабильной амплитудой , преимущественно в импульсных передатчиках СВЧ или в установках дл  ускорени  зар женных частиц.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение искажени  формы выходных импульсов за счет сокращени  длительности среза выходных импульсов и минимального интервала между ними.

На чертеже приведена принципиальна  схема устройства дл  стабилизации импульсного тока нагрузки.

Устройство дл  стабилизации импульсного тока нагрузки содержит импульсный модул тор 1 с частичным разр дом накопительного конденсатора 2 через электронную лампу 3, например , триод с защитной сеткой, причем зар д конденсатора 2 осуществл етс  через резисторы 4,5 от источника с напр жением Ер, а нагрузка 6, например магнетрон, подключена к выходу модул тора (параллельно резистору 5), усилительный элемент 7 первый электрод которого (коллектор транзистора ) через соединенные последовательно конденсатор 8 и первый импульсный трансформатор 9 (обмотку 10) соединен с общей шиной, кроме того, первый импульсный трансформатор 9 имеет вторичную обмотку 1, при этом к общей шине подключены эмиттер первого транзистора 12, анод первого стабилитрона 13, катод второго стабилитрона 14 и перва  обкладка первого конденсатора 15, а балластный 16 и нагрузочный 17 резисторы включены последовательно между первым электродом усилительного элемента 7 (коллектором транзистора ) и положительным полюсом первого источника питани  Е,, вьшоды соединенных между собой балластного и нагрузочного резисторов 16, J7 подключены непосредственно к катоду первого диода 18, через второй конденсатор 1 подключены к общей шине и через делитель 20 напр жени  - к отрицательному полюсу источника 21 опорного напр жени , а выход делител  20 напр жени  через включенные последовательно усилитель 22. посто нного тока и второй диод 23 подключен к соединенным между собой коллектору второго транзистора 24 и базе первого транзистора 12, коллектор которого соединен с вторым электродом усилительного элемента 7 (эмиттером транзистора ) а между базой и эмиттером первого транзистора 12 включен первый резистор 25, первый вывод вторичной обмотки 11.первого импульсного трансформатора 9 соединен с коллектором третьего транзистора 26, ано-. дом первого диода 18 и управл юощм входом импульсного модул тора 1 (сеткой лампы 3), к которому через вто- 5 рой резистор 27 подключены отрицательный полюс второго источника питани  - Ej и эмиттер третьего транзистора 26, а второй вывод обмотки 11 соединен с анодом второго стаби- 0 литрона 14, параллельно которому

подключен-третий конденсатор 28, второй импульсный трансформатор 29, перва  30 и втора  21 обмотка которого включены параллельно база-эмит- 5 терным переходам соответственно транзисторов 24 и 26, к катоду перовго диода 18 присоединены третий 32 и четвертый 33 резисторы, включенные последовательно, причем параллельно 0 четвертому резистору 33 включен конденсатор 34, а также содерж-итс  генератор 35 импульсов запуска, элемент 36 задержки, третий стабилитрон 37, п тый 38 и шестой 39 резисторы, причем в устройство введены КЗ-триггер 40, истоковый повторитель 41, усилитель 42 мощности, дополнительные диоды 43-45 и дополнительные конедсато- ры 46, 47 причем, второй резистор 27 0 снабжен дополнительным вьшодом 48, а второй трансформатор 29 снабжен третьей обмоткой 49, котора  через усилитель 42 мощности подключена к соединенным между собой R-входу RS- 5 триггера 40 и выходу элемента 36 задержки, выводы соединенных между собой резисторов 32, 33 подключены к катоду третьего стабилитрона 37 и второй обкладке первого конденса- gQ тора 15, к которой через четвертый резистор 33 подключен управл ющий электрод усилительного элемента 7 (база транзистора), а п тый резистор 38 включен между эмиттером второ- gg го транзистора 24 и отрицательным полюсом источника 21 опорного напр жени , резистор 39 включен между анодом первого дополнительного диода 43 и анодом стабилитрона 37, при этом

5

анод диода 43 через первый дополнительный конденсатор 46 соединен с базой транзистора 12, к коллектору которого присоединен катод первого дополнительного диода 43, а выход генератора 35 импульсов запуска подключен к соединён между собой S-BXO- ду RS-триггера 40 и входу элемента 36 задержки, вьгход RS-триггера 40 через истоковый повторитель 41 соединен с базой транзистора 12, катод стабилитрона 37 соединен с катодом второго дополнительного диода 44, анод которого соединен с управл ющим входом усилительного элемента 7, дополнительный вывод 48 резистора 27 соединен непосредственно с анодом третьего дополнительного диода 45 и через второй дополнительньй конденса тор 47 подключен к базе транзистора 26, коллектор которого соединен с катодом диода 45.

Элемент 36 задержки может быть выполнен, например, в виде обычной искусственной линии задержки. Генератор 35 импульсов запуска может быть выполнен, например, в виде бло кинг-генератора. Усилитель 22 посто нного тока может быть выполнен на основе операционного усилител .

Устройство дл  стабилизации импульсного тока нагрузки работает следующим образом.

В интервалах между импульсами конденсатор 2 зар жаетс  через последовательно соединенные резисторы 4, 5

от источника с напр жением Е. Электронна  лампа 3 в это врем  заперта стабильным отрицательным напр жением смещени  Е , равньм напр жению стабилизации стабилитрона 14. Ток стабилитрона 14 протекает от источни ка с напр жением - Ej через резистор 27 и обмотки II трансформатора 9. Транзистор 26 л диод 18 при этом заперты . Напр жение Е на управл ющем входе усилительного элемента 7 в это врем  примерно равно падению напр жени  на стабилитронах 13 и 37, включенных последовательно. Ток через эти стабилитроны протекает от источника с напр жением Е через резне- дение напр жени  имеющее пол р- торы 16 и 32. Конденсатор 46 зар жа- ность, противоположную пол рности етс  до напр жени  Е равного напр - импульса запуска Е. Это приводит жениш стабилизации стабилитрона 13. Диод 43 заперт, так как напр жение на его катоде, примерно равное Е,, превышает напр жение Е, на его каk уменьшению базового тока транзистора 1.2 и, соответственно, к уменьшению степени насыщени  транзистора 12 во врем  вершины импульсов.

тоде. Транзисторы 7 и 12 наход тс  в активном режиме, через них протекает весьма малый ток (см. далее). Диоды 44, 45 тоже заперты. Конденсатор 47 зар жаетс  до некоторого напр жени  Е К-(Е J-E ), где - коэффициент делени  делител  напр жени , образованного резистором 27 с

дополнительным выводом 48. Конденсатор 8 зар жаетс  через резистор 1 7 и обмотку 10 до напр жени  Е , существующего на конденсаторе 19. При поступлении очередного поло15

20

Г

30

35

житедьного импульса запуска Е от генератора 35 на вход S RS-триггера 40 он устанавливаетс  в состо ние на его выходе формируетс  импульс , который через истоковый повторитель 41 поступает на базу транзистора 12. Транзисторы 12 и 7 отпираютс , а диод 44 запираетс , при этом под действием форсирующей RS- цепочки из элементов 33 и 34 отпирание транзистора 7 происходит ускоренно , что способствует формированию фронта с уменьшенной длительностью. На обмотке 10 трансформатора 9 формируетс  отрицательный импульс в результате частичного разр да конденсатора 8. Этот импульс инвертируетс  в трансформаторе 9 и поступает на сетку лампы 3 в виде импульса превышени . Импульс превышени  ограничиваетс  по амплитуде на уровне напр жени  , существующего на конденсаторе 19 благодар  отпиранию диода 18 (трансформатор 9 - повьшаю- щий). Диод 23 обеспечивает разв зку

40 выхода усилител  22 в моменты -подачи импульсов запуска от выхода истоко- вого повторител  41 на базу транзистора 12.

В процессе отпирани  транзистора

45 12 напр жение на его коллекторе

уменьшаетс  от величины Е , примерно равной 1/2 Е ,9 , до напр жени  Е з поскольку в этот момент диод 43 отпираетс  (фиг. Зз). Конденсатор 46 при этом начинает разр жатьс  через диод 43, транзистор 12 и резистор 25. При этом на резисторе 25 образуетс  па50

дение напр жени  имеющее пол р- ность, противоположную пол рности импульса запуска Е. Это приводит

k уменьшению базового тока транзистора 1.2 и, соответственно, к уменьшению степени насыщени  транзистора 12 во врем  вершины импульсов.

Таким образом,. через диод 43, конденсатор 46 и резистор 25 замыкаетс  цепь нелинейной обратной св зи, способствующей ускоренному выключению транзистора 12 после окончани  импульса.

При отпирании транзисторов 7 и 12 на врем  импульса Е происходит намагничивание магнитопровода тран- сформатора 9 линейно нарастающим током 1 в положительном направлении . При отпирании электронной лампы 3 импульсом Е,Е через нее происходит частичный разр д конденсатора 2 и через нагрузку 6 протекает выходной импульс тока 1.

В момент Т, соответствующий окончанию импульса, на выходе элемента 36 задержки по вл етс  импульс сброса , который поступает на R-вход RS-триггера 40 и устанавливает его в состо ние О. В результате импуль Е на базе транзистора 12 заканчиваетс . Одновременно импульс сброса усиливаетс  усилителем 42 и поступает на базы транзисторов 24 и 26 чере трансформатор 29. Через транзистор 24 и резистор 38 на базу транзистора 12 от источника 21 поступает отрицательный импульс Е2. В первый момент после запирани  транзистора 12 транзистор 7 остаетс  еще открытым и потенциал на его коллекторе стремитс  увеличитьс  до Е , однако этому преп тствует отпирание диода 44. В ре- аультате при переходном процессе (формирование среза импульса) емкость коллектор - эмиттер у транзистора 7 зар жаетс  через диод 44. Ток зар да протекает через эмиттерно-ба- зовый переход транзистора 7 в обратном направлении, что содействует ускоренному запиранию этого транзистора . Коллектор транзистора 12 пр этом защищаетс  от перенапр жений. Благодар  этому в сочетании с описанным вьше действием нелинейной обратной св зи происходит ускоренное з.апирание транзистора 12 и прекращение тока через него. Так, при отсутствии импульсов Е J4 отрицательной пол рности и отсутствии цепи линейно обратной св зи (элементы 43, 46 и 25 врем  выключени  транзистора 12 достигает 0,6-6,8 мкм в зависимости от тока его коллектора. Наличие импульса Ej и цепи обратной св зи уменьшает это врем  до 0,3 мкм и менее. 0т

5

0

5

0

5

0

45

fiO

55

пирание транзистора 26 (одновременно с отпиранием транзистора 24) обеспечивает ускоренный разр д паразитной емкости цепи сетки лампы 3, что дает дополнительное сокращение длительности среза импульсов ЕЗ- При этом исключаетс  перекрытие импульсов Е, и (случай, когда импульс Е еще не закончилс , а импульс сброса Е j уже поступил). Такое перекрытие, которое может, иметь место в прототипе , как уже отмечалось, приводит к увеличению длительности среза импульсов .

Применение истокового повторител  41 и усилител  42 мощности на полевом транзисторе позвол ет избавитьс  от вли ни   влений рассасывани  неосновных носителей зар да, которые в полевых транзисторах практически не име- бт места. Этим также предотвращаетс  отмеченное выше  вление перекрыти  импульсов.

В истоковом повторителе целесообразно использование МОП-транзисторов с обогащением - они заперты при нулевом напр жении на затворе.

При отпирании транзистора 26 к , обмотке 11 на врем  импульса сброса прикладываетс  импульс напр жени  с амплитудой . Этот импульс .аналогично прототипу вызывает протекание тока перемагничивани  Iд, направленного противоположно предшествующему импульсу В результате к моменту окончани  импульса сброса Е 42 значение магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора 9 возвращаетс  к исходному значению. Оно определ етс  посто нной составл ющей тока I д. от источника - Ej, протекающего через обмотку 11. При, отпирании транзистора 26 потенциал - его коллектора не может быть меньшим , чем нарп жение Е 47, существующее на конденсаторе 47, так как диод 45 отпираетс . Конденсатор 47 разр жаетс  частично через диод 45, тран- . зистор 26 и обмотку 31.-Ток разр да направлен навстречу току базы транзистора 26, что аналогично описанному вьше уменьшает степень насьщ1ени  транзистора 26. В результате после окончани  импульса сброса E 4j транзистор ускоренно выключаетс . Интервал между импульсами кодовой группы может быть предельно уменьшен.

Стабилизаци  импульсного тока нагрузки достигаетс  путем выбора недо- напр женного режима работы лампы 3, характеризующегос  большой величиной динамического сопротивлени  Rj лампы 3, при этом , где R - сопротивление нагрузки 6. Необходима  стабильность напр жени  превышени  EJ на сетке лАмпы 3 аналогично прототипу достигаетс  путем поддержани  посто нства напр жени  на конденсаторе 19. Это напр жение определ ет уровень ограничени  амплитуды импульсов превьш1ени  Е. Дл  этого напр жение, пропорциональное Е , сравниваетс  с помощью делител  20 с опорным напр жением источника 21. Полученный сигнал ошибки после усилени  в усилителе 22 посто нного тока поступает через диод 23 на базу транзистора 12. Если напр жение Е под действием дестабилизирующих факторов стремитс  возрасти, то транзисторы 12 и 7 приоткрываютс  под действирм сигнала ошибки. Падение напр жени  на балластном резисторе 16 увеличиваетс  до тех пор, пока напр жение не станет вновь равным заданному.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечиваетс  сокращение длительности среза выходных импульсов и минимального интервала между ними, следовательно, достигаетс  уменьшение искажений формы импульсов кодовой группы.

Claims (1)

1. Формула изоб р-е тени 

   Устройство дл  стабилизации импульсного тока нагрузки, содержащее импульсный модул тор с частичным разр дом накопительного конденсатора через электронную лампу, выход которого подключен к нагрузке, усилитель ный элемент, например транзистор, первый электрод которого (коллектор) через включенные последовательно разделительный конденсатор и первичную обмотку первого импульсного тран сформатора соединен с общей шиной, к которой подключены эмиттер первого транзистора, анод первого стабилитрона , катод второго стабилитрона и перва  обкладка первого конденсатора , содержащее также балластный и нагрузочный резисторы, включенные последовательно между первым электродом усилительного элемента и поло

   5

   524728

   жительным полюсом первого источника питани , выводы соединенных между собой балластного и нагрузочного резисторов подключены непосредственно к катоду первого диода, через второй конденсатор к общей шине и через делитель напр жени  к отрицательному полюсу источника опорного напр жени ,

   1Q а выход делител  напр жени  через включенные последовательно усилитель посто нного тока и второй диод подключен к соединенным между собой коллектору; второго транзистора и базе

   15 первого транзистора, коллектор которого соединен с вторым электродом усилительного элемента (эмиттером), между эмиттером и базой первого транзистора включен первый резистор, пер2Q вый вывод вторичной обмотки первого импульсного трансформатора соединен с коллектором , третьего транзистора, анодом первого диода и управл ющим входом импульсного модул тора, к торому через второй ре.зистор подключены отрицательный полюс второго источника питани  и эмиттер третьего транзистора, а второй вывод вторичной обмотки первого трансформатора

   )Q соединен с анодом второго стабилитрона , параллельно которому подключен третий конденсатор, второй импульсный трансформатор, перва  и втора  обмотки которого включены параллельно база-эмиттерным переходам второ го и третьего транзисторов соответственно , а к катоду первого диода присоединены третий и четвертый резисторы , включенные последовательно,

   ,.. четвертый конденсатор, включенный параллельно четвертому резистору, а также содержащее генератор импульсов запуска, элемент задержки, третий стабилитрон, п тый и шестой рез исто- ры,отл,ичающеес  тем, что, с целью уменьшени  искажени  форм.ы выходных импульсов за счет сокращени  длительности среза выходных импульсов и минимального интервала

   „ между ними, в него введены RS-триг- гер, истоковый повторитель, усилитель мощности, дополнительные три диода и два конденсатора, причем второй резистор снабжен дополнительным выводом, а второй импульсньй трансформатор - третьей обмоткой, котора  через, усилител-ь мощности подключена к R-вхо ду RS-триггера и выходу зла- мента задержки; вьшоды соединенных

   55

   между собой третьего и четвертого резисторов подключены к катоду третьего стабилитрона и к второй обкладке первого конденсатора, к которой через четвертый резистор подключен управл ющий электрод усилительного элемента, п тый резистор включен между эмиттером второго транзистора и отрицательным полюсом источника опорного напр жени , шестой резистор включен между анодом первого дополнительного диода и соединенными между собой катодом первого стабилитрона и анодом третьего стабилитрона; анод первого дополнительного диода через первый дополнительный конденсатор соединен с базой первого транзистора к коллектору которого Присоединен

   5

   катод первого дополнительного диода; выход генератора импульсов запуска подключен к соединенным между собой S-входу RS-триггера и входу элемента задержки; при этом выход RS-триггера через истоковый повторитель соединен с базой первого транзистора, а катод третьего стабилитрона соединен с катодом второго дополнительного диода, анод которого подключен к управл ющему входу усилительного элемента, дополнительный вьшод второго резистора соединен непосредственно с анодом третьего дополнительного диода и через второй дополнительный конденсатор подключен к базе третьего транзистора ,коллектор которого соединен с катодом третьегодополнительного диода.