книги из ГПНТБ / Важенина, З. П. Транзисторные генераторы импульсов миллисекундного диапазона

3. П. ВАЖЕНИНА, Э. В. ПУДРИКОВ

ТРАНЗИСТОРНЫЕ

ГЕНЕРАТОРЫ

ИМПУЛЬСОВ

МИЛЛИСЕКУНДНОГО

ДИАПАЗОНА

МОСКВА, «СОВЕТСКОЕ РАДИО», 1974.

6Ф2.І В 12

УДК 621.374.5.001

ВАЖЕНИНА 3. П., ПУДРИКОВ Э. В Транзисторные генераторы импульсов миллисекундного диапазона. М., «Сов. радио», 1|974. 120 с.

В книге рассмотрены практические схемы релаксационных генера­ торов импульсов большой длительности на биполярных и полевых транзисторах, а также на транзисторном эквиваленте двухбазового диода; описан их принцип действия; дан анализ таких схем н приве­ дены соображения по их расчету. Изложение доступно для широкого круга читателей.

Кинга предназначена для инженерно-технических работников и разработчиков схем в области импульсной техники. Материал книги может быть также использован студентами радиотехнических вузов и техникумов.

■I табл., 45 рис., бнбл. 74 назв.

Редакция радиотехнической литературы

© Издательство «Советское радио», 1974 Г.

Однако до сего времени в нашей и зарубежной литера­ туре не было книги, специально посвященной генериро­ ванию импульсов в названном диапазоне.

Релаксационные генераторы на биполярных транзи­ сторах нормально работают в микросекундиом диапазо­ не. Генерированию импульсов в этом диапазоне в основ­ ном и посвящена вся непериодическая и учебная лите­ ратура по импульсной технике, изданная в последнее десятилетие. В микросекундиом диапазоне сравнительно легко реализуются прямоугольные импульсы с длитель­ ностью фронтов, составляющей десятые и даже сотые доли от длительности импульса. Температурная ста­ бильность схем в микросекундиом диапазоне удовлетво­ рительная: без применения методов термостабилизации относительная нестабильность генерируемых импульсов в диапазоне изменения температур (—60 ... +60) °С составляет (5 ... 10) %, а в результате применения ме­ тодов температурной стабилизации снижается до еди­ ниц и даже до десятых долей процента. Методам созда­ ния релаксационных генераторов наносекундного диапа­ зона в последние годы также было посвящено несколько монографий. Миллисекундному же диапазону не было уделено должного внимания. Авторы ставят своей зада­ чей восполнить указанный пробел.

Книга представляет собой обобщение материалов, опубликованных в нашей стране и за рубежом, включая работы авторов. Она состоит из введения и трех глав. Введение написано авторами совместно, гл. 1 и 2 напи­ саны '3. П. Важениной, гл. 3 — Э. В. Пудриковым.

Авторы считают своим приятным долгом выразить признательность д. т. и., проф. Я. С. Ицхоки, одобрив­ шему план-проспект книги, д. т. н., проф. В. Т. Фролкину за ценные советы по плану-проспекту и рукописи книги, д. т. и., проф. Л. М. Гольденбергу за полезные замеча­ ния, сделанные им при рецензировании книги и к. т. н. В. Н. Галкину за любезно предоставленные некоторые данные по полевым транзисторам.

Отзывы просим направлять в издательство «Совет­ ское радио» по адресу: г. Москва, Главпочтамт, а/я 693.

Авторы

Введение

Создание релаксационных генераторов видеоимпульсов большой длительности, порядка десятков и сотен миллисекунд, на биполяр­ ных транзисторах встречает значительные трудности, а в секунд­ ном диапазоне трудно выполнимо. Это объясняется тем, что дли­ тельность импульсов этих генераторов определяется задающей /\С-цепыо, где емкость конденсатора С ограничивается его габа­ ритом, а сопротивление резистора R ограничивается: заданной тем­ пературной стабильностью; режимом (по постоянному току) траи-

Рис. 0.1. Ждущий мультивибратор с коллекторно-базовыми свя­ зями:

а — схема; б — временные диаграммы; в — эквивалентная схема перезаряда емкости.

зистора, в базовую цепь которого этот резистор включен; выполне­ нием условия возбуждения. Для определения наибольшего значения длительности выходного импульса широко распространенной схемы генератора прямоугольных импульсов— ждущего мультивибратора с коллекторно-базовыми связями — проанализируем рис. 0.1,а.

Длительность выходного импульса мультивибратора tn опреде­ ляется временем перезаряда емкости С. Из эквивалентной схемы перезарядной цепи, изображенной на рис. 0.1,в, видно, что при

4

том переноса начала координат в точку Оі закон изменения нвг(0 принимает вид

и6г (Ооі = (^6т2 + E« + IkqR— I ^6н2 D-

состоянии схемы).

Логарифмируя последнее выражение, получаем формулу для определения длительности запертого состояния транзистора Т2:

Основное влияние на изменение величины длительности импуль­ са tк с изменением температуры оказывает обратный ток коллек­

5

Коэффициент относительной временной погрешности, характе­ ризующий температурную нестабильность мультивибратора, опреде­ ляется выражением

Ямакс='(1,4 • 5 • 0,05-2 • 0,112+0,1)/21 • 10“ °= 10,7 кОм.

6

В связи с ограничением, налагаемым на величину R M.-utc, за­ данную длительность импульса At реализуют за счет применения больших значении хронирующей емкости. Ограничивающим факто­ ром при выборе емкости С является габарит конденсатора. Можно было бы использовать электролитические конденсаторы, позволяю­ щие при небольшом габарите реализовать значительные величины емкостей, однако использование электролитических конденсаторов в хронирующих цепях приводит к низкой температурной и времен­ ной стабильности [23]. Поэтому в современных миниатюрных и мик­ роминиатюрных конструкциях емкость времязадагощего конденса­ тора С при использовании навесных элементов ограничивается ве­ личиной 0,1 мкФ, а при использовании интегральных схем техноло­ гические возможности ограничивают максимальное значение емко­

к классу схем микросекуидного диапазона. Даже если не предъяв­ ляется высоких требований к температурной стабильности схемы, например если допустимое значение от= Ю%, то и в этом случае

факторов—заданная температурная стабильность — позволяет ис­ пользовать значения /?^30 кОм. При этих значениях хронирующего сопротивления легко выполняется условие насыщения второго тран­

заданной температурной стабильности можно' получить при расчете схемы мультивибратора на кремниевых транзисторах, так как для

сти С, оговоренных выше, максимальная величина длительности им­ пульса определяется десятками и сотнями миллисекунд. Таким об­ разом, на кремниевых транзисторах, казалось бы, можно было соз­ давать генераторы импульсов миллисекундного диапазона с дли­ тельностью импульсов до 100 мс, тем более что при пленочной технологии изготовления резисторов в гибридных интегральных схе­ мах максимальная величина сопротивления резисторов достигает значения 3 ... 5 МОм. Однако реализовать эти значения по схеме

7

сторах в миллисекундном диапазоне с учетом первого п второго факторов, ограничивающих величину /?мав{:, изложены в гл. 1.

Рассмотрим подробнее третье ограничение, накладываемое на выбор значения RмаксНа рис. 0.3 изображена эквивалентная схе-

8

Изменений токов второго каскада (закрываемого) составлю

В этом выражении дробный множитель меньше единицы, поэтому

ответственно ß и (ß+1). Поэтому при построении мультивибратора

ляет собой принципиально необходимое требование возбуждения. Известно, что с уменьшением токов, протекающих через тран­ зистор, коэффициент ß уменьшается [7]. Так как при увеличении R

9