Многокаскадные релаксаторы

Формирователь коротких импульсов. Устройство (рис. 12.23) предназначено для получения коротких импульсов на низкоомной нагрузке. Оно запускается сигналом любой формы и, в частности, гармоническим. В основу формирователя положен уси­литель с ПОС, снимаемой с нелинейной нагрузки. Можно построить две схемы: для получения положительной и отрицательной поляр­ности импульсов.

В начальном состоянии транзисторы VT1 — VT4 закрыты. Вход­ной сигнал положительной полярности открывает транзисторы VT1 и VT4. Эмиттерные токи этих транзисторов начинают заряжать кон­денсатор С2. Одновременно на базы транзисторов VT2 и VT4 по­ступает сигнал с коллектора VT1, вызывающий быстрый рост зарядного тока конденсатора С2. По мере заряда этого конденсато­ра напряжение на нем возрастает и в результате приводит к закры­ванию транзисторов VT1 и VT4. На резисторе R2 формируется короткий импульс. После окончания формирования импульса от­крываются транзисторы VT2 и VT3 и эмиттерными токами разря­жают конденсатор С2. Для уменьшения длительности выходного импульса ПОС снимается с диодов VD1 и VD2, которые представ­ляют значительное сопротивление лишь в первый момент включе­ния транзисторов. Далее сопротивление диодов уменьшается и тем самым уменьшается и ПОС. Уменьшение связи ведет к закры­ванию транзисторов VT1 и VT4.

Формирователь работает от входных сигналов на частотах от 5 кГц до 25 МГц. Выходной им­пульс с амплитудой от 5 до 10 В имеет длительность 10нс, фронт — 5 не и срез — 3 не.

Мультивибратор с токозадаю-щим элементом. В основу преоб­разователя (рис. 12.24) положен обыкновенный мультивибратор, в котором вместо базовых резисто­ров включены транзисторы VT3 и VT4. Эти транзисторы работа­ют в режиме генераторов тока. Коллекторный ток транзисторов определяется напряжением на базе и резистором в эмиттере. Изме­няя напряжение на базе, можно менять ток разряда конденсаторов С1 и С2 и тем самым менять частоту мультивибраторов. Диапазон изменения входного напряжения лежит в пределах от — 5 до +5 В при сохранении линейной зависимости частоты следования импуль­сов от входного напряжения. Частота следования импульсов при нулевом входном напряжении и коэффициенте преобразования опре­деляется конденсаторами С1 и С2. Для С1 = С2 = С, f=35 С К., где С — в микрофарадах, а К — в мегагерцах на вольт.

Рис. 12.23 Рис. 12.24

Управляемый мультивибратор с большим динамическим диапа­зоном. Для перекрытия большого динамического диапазона по ча­стоте в мультивибраторе (рис. 12.25) заряд конденсаторов ОС осу­ществляется через генератор тока. Зарядный ток определяется управляющим напряжением и резисторами R2 и R4. Минимально возможный зарядный ток определяется утечкой транзисторов VT2 и VT3, максимальный ток существует при управляющем напряже­нии, равном напряжению питания. Если при нулевом управляющем напряжении частота мультивибратора меньше 1 Гц, то при макси­мальном напряжении частота будет больше 10 кГц.

В некоторый момент времени транзистор VT1 откроется, а транзистор VT6 закроется. Отрицательный перепад напряжения в коллекторе транзистора VT1 пройдет на базу транзистора VT3 и закроет его. Начинается процесс заряда конденсатора С1 коллек­торным током транзистора VT2. Напряжение на базе транзистора VT3 будет линейно увеличиваться. В определенный момент, когда напряжение на конденсаторе С1 будет равно напряжению источни­ка питания, транзистор VT3 откроется. За этим последует откры­вание транзистора VT6. Отрицательный перепад напряжения в коллекторе этого транзистора закроет транзистор VT4. Будет за­крыт и транзистор VT1. Схема перейдет в новое состояние. Начнет­ся новый полупериод работы мультивибратора.

Рис. 12.25

Рис. 12.26

Формирователь высоковольтных импульсов с ОС. Устройство (рис. 12.26) формирует на выходе высоковольтные импульсы от низковольтного источника. Выходной сигнал формируется на кон­денсаторах, которые включаются последовательно с открыванием управляющих транзисторов. Заряжаются конденсаторы параллель­ными цепями. Когда транзисторы VT1 — VT3 закрыты, то токи, про­текающие через диоды VD1 — VD3, открывают транзисторы VT4, VT6 и VT8. Конденсатор С1 заряжается до напряжения 100 В через диоды VD4 и VD7 и открытый транзистор VT4, конденсатор С2 — через VD5, VD6 и VD8, а СЗ — через VD6, VT8 и VD9.

С приходом на базу транзистора VT1 импульса положительной полярности в коллекторе этого транзистора появляется нулевой по­тенциал. Диод VD1 и транзистор VT4 закрываются. Напряжение на конденсаторе С1 будет приложено минусом к эмиттеру транзи­стора VT5. Этот транзистор откроется. Параллельно диоду VD4 будет включен конденсатор С1.

Поскольку транзистор VT5 открыт, то питающее напряжение 100 В подается через резистор R8 на диод VD2. Диод закрывается. Вслед за этим начинается процесс подключения напряжения конден­сатора С2 к выходу. В результате конденсаторы С1 — СЗ будут включены последовательно. На выходе появится импульсный сигнал с амплитудой 300 В.

Рис. 12.27

В этом режиме работы достаточно подать управляющее напря­жение на базу транзистора VT1; при этом все каскады срабатывают одновременно. В схеме возможен и другой режим работы, когда управляющие сигналы поочередно подаются в базы транзисторов VT1 — VT3. В этом случае с каждым управляющим сигналом выход­ное напряжение увеличивается на 100 В. Время нарастания выход­ного импульса меньше 1 мс.

Формирователь наносекундных импульсов. Основным узлом генератора (рис. 12.27) являются последовательно включенные транзисторы VT1 — VT3, которые работают в режиме лавинного про­боя. В исходном состоянии эти транзисторы закрыты и конденсатор заряжен до напряжения 450 В. От задающего мультивибратора, собранного на транзисторах VT4 и VT5, импульсы положительной полярности поступают на базу транзистора VT3. Открывание тран­зистора VT3 вызывает пробой транзисторов VT1 и VT2. Конденса­тор С1 разряжается через резистор R6. Если к этому резистору не подключена линия задержки, то на выходе формируется импульс колоколообразной формы с длительностью 20 не и амплитудой 150 В При подключении линии задержки формируется двухпчэляр-ный импульс отрицательная полуволна которого образована отра­жением сигнала в кабеле. Выходной сигнал по форме близок к од­ному периоду синусоиды.

Рис. 12.28

Линия задержки. Линия (рис. 12.28) состоит из трех одинако­вых каскадов. Входной сигнал через эмиттерный повторитель VT1 подается на первый каскад. Транзистор VT2 закрыт. Напряжение на коллекторе транзистора VT5 медленно возрастает. Когда это на­пряжение достигнет 5 В, транзистор VT6 открывается. Порог от­крывания транзистора устанавливается делителем R3, R4. Происхо­дит открывание транзистора VT2. Положительное напряжение на коллекторе этого транзистора откроет транзистор VT7. Коллектор­ный ток транзистора VT7 уменьшает пороговый уровень. Происхо­дит лавинообразный процесс. Все три транзистора находятся в проводящем состоянии. С возникновением напряжения в т. 3 начи­нает работать второй каскад. Время задержки включения каскада определяется постоянной времени т = Л₂₅Э Я₂С(, где Й₂|Э — коэф­фициент передачи тока транзистора VT5.