2. Трехкаскадные релаксаторы

Расширитель импульсов с генератором тока. Устройство (рис. 12.12, а) состоит из накопительного конденсатора С1, который заряжается от генератора постоянного тока, собранного на тран­зисторе VT1, транзистораVT3, предназначенного для сброса кон­денсатора, и выходного транзистораVT2.

Рис. 12.12

Рис. 12.13

С приходом входного сигнала положительной полярности амп­литудой более 2 В и длительностью 10 мкс конденсатор С1 разря­жается через транзисторVT3. После этого начинается процесс за­ряда конденсатора постоянным током. Напряжение на конденсато­ре меняется по линейному законуU=(I/C)t. Ток заряда опреде­ляется опорным напряжением стабилитронаVD1 и сопротивлением резистораR2. Во время заряда конденсатора транзисторVT2 от­крыт. Максимальная длительность выходного импульса определяет­ся выражением т_mах=(Е—Uo)C/I, гдеE=10 В;Uo = 6B— опорное напряжение стабилитрона. На рис. 12.12,6 приведена зависимость длительности выходного импульса от сопротивления резистораR2.

Расширитель импульсов на интеграторе.В основу генератора (рис. 12.13, а) положен интегратор, собранный на транзистореVT2 и цепочкеR2, С1. Постоянная времени интегратораh_21Э=R₂C₁, гдеhzi э — коэффициент передачи тока транзистораVT2. После прекращения действия входного импульса амплитудой более 2 В и длительностью 10 мкс конденсаторС1 начинает заряжаться через резисторR2. Напряжение на коллекторе транзистораVT2 плавно нарастает. Когда это напряжение достигнет опорного напряжения стабилитронаVD1, открывается транзисторVT3. Обратная связь через конденсаторС2 ускоряет открывание транзистораVT3.

При увеличении номиналов, элементов R2 иС1 можно получить задержку включения транзистораVT3 до нескольких минут. На рис. 12.13,6 приведен график зависимости длительности выходного импульса отR2.

Расширитель импульсов на зарядном конденсаторе.Конденса­торС1 в схеме рис. 12.14, а разряжается через транзисторVT1входным импульсом. После этого происходит процесс заряда кон­денсатора через резисторR2. Когда напряжение на конденсаторе достигнет 9 В, открывается транзисторVT2, а следом за ним от­крывается и транзисторVT3. Для разряда конденсатораС1 вход­ной сигнал должен иметь амплитуду более 2 В и длительностью 10 мкс. Работа схемы проиллюстрирована на рис. 12.14,6.

Рис. 12.14

Рис. 12.15

Расширитель импульсов с динамическим порогом.Входной сиг­нал (рис. 12.15) с помощью транзистораVT1 сбрасывает заряд конденсатора С1. ТранзисторыVT2—VT4 находятся в закрытом состоянии. Псспе действия входного сигнала конденсаторС1 начи­нает заряжаться через резисторR2. Когда напряжение на конденса­торе увеличится до 4 В, откроется стабилитронVD1. Дальнейшее увеличение напряжения на конденсаторе приведет к открыванию транзистораVT2. Это произойдет, когда напряжение на базе будет 7 В. Порог открывания транзистораVT2 задается делителемR5, R6. С открыванием транзистораVT2 начнет проводить транзисторVT4. Коллекторный ток этого транзистора откроет транзисторVT3, который уменьшит порог открывания. Произойдет релаксационный процесс. В результате на выходе схемы будет положительный сиг­нал +20 В. В таком состоянии схема находится до прихода следу­ющего входного импульса амплитудой 5 В и длительностью 0,5 мс. Длительность выходного сигнала определяется постоянной времениR₂C_t, она может достигать значений 5 с.

Управляемый мультивибратор. Генератор (рис. 12.16, а) управ­ляется внешним сигналом положительной полярности. Когда при­ходит управляющий сигнал, мультивибратор формирует сигнал пря­моугольной формы скважностью 2. Частота колебаний не зависит от питающего напряжения при Е = 3 В. Фаза импульсного сигнала привязана к фронту управляющего сигнала. Частоту выходного сигнала можно менять при изменении сопротивления резисторовR2 и R3 (рис. 12.16,б).

Рис. 12.16

Рис. 12.17

Релаксатор с регулируемой длительностью импульса.Генератор (рис. 12.17) имеет стабильную длительность выходного импульса. Эта стабильность достигается постоянством тока разряда конден­сатора. Ток разряда конденсатора протекает через транзисторVT2 и определяется резисторомR2 и напряжением на базе транзистораVT2. Это напряжение регулируется с помощью резистораR4. Дли­тельность импульса определяется выражением т=U_пС/I, гдеU_a — напряжение питания;I— коллекторный ток транзистораVT2. Ме­няя емкость конденсатора С, можно перекрыть широкий диапазон длительностей выходного сигнала.

Параллельно-последовательный преобразователь.Генератор (рис. 12.18) формирует на выходе импульс, амплитуда которого превышает напряжение питания. В этой схеме используется прин­цип параллельного соединения конденсаторовС2—С4 при заряде через резисторыR2, R5 иR9 и последовательного соединения при разряде.

Запускающий импульс включает лавинный транзистор VT1, а затем за счет роста напряжения на коллекторах транзисторовVT2 иVT3 включаются и последующие транзисторы. КонденсаторыС2—С4 включаются через транзисторы на резисторR10. На выходе появляется импульс с утроенной амплитудой. На резистореR10 со­противлением 150 Ом амплитуда импульса равна 400 В, а на рези­сторе сопротивлением 75 Ом близка к 300 В. Время нарастания импульса 2 не. Предельная частотJ запуска определяется допусти­мой рассеиваемой мощностью транзисторов и постоянной времени зарядной цепи. Длительность запускающих импульсов может ле­жать в пределах от 0,1 до 0,5 икс, амплитуда — от 5 до 20 В.

Рис. 12.18

Рис. 12.19

Закрытый релаксатор.Все транзисторы (рис. 12.19) находятся в закрытом состоянии. КонденсаторС заряжен до напряжения 12 В. Когда на вход приходит положительный импульс, транзисторVT2 входит в насыщение и на эмиттер транзистораVT1 передается импульс отрицательной полярности. ТранзисторVT1 открывается, и начинается процесс разряда конденсатора через последовательно соединенные резисторыR2 иR3. Падение напряжения на резистореR2 откроет транзисторVT3. Коллекторный ток этого транзистора удерживает в насыщении транзисторVT2. На выходе появляется положительный сигнал. Проводящее состояние транзистораVT2 удерживается коллекторным током транзистораVT3. Все транзи­сторы будут находиться в проводящем состоянии пока продолжает­ся разряд конденсатора. Процесс разряда конденсатора прекращает­ся, когда на эмиттере транзистораVT1 будет напряжение — 0,6 В. Тогда транзисторVT1 закрывается, что вызывает запирание тран­зисторовVT2 иVT3. Когда транзисторVT2 выходит из насыщения, конденсатор начинает заряжаться через резисторR4, что вызывает появление напряжения на диоде. Это напряжение дополнительно закрывает транзисторVT1. В результате запираются все транзи­сторы.

Длительность импульса прямо пропорциональна емкости кон­денсатора. Указанные на схеме номиналы элементов дают дли­тельность импульса 1 с. Работа релаксатора проиллюстрирована эпюрами напряжений.

Рис. 12.20

Рис. 12.21

Релаксатор с запускающим транзистором.Входной сигнал от­рицательной полярности (рис. 12.20, а) амплитудой 2 В и дли­тельностью 10 мкс закрывает транзисторVT3. Положительный перепад напряжения в коллекторе транзистораVT2 закрывает транзисторVT1. За этим последует закрывание транзистораVT2. Конденсатор С1 заряжается через резисторR4. Все время заряда конденсатора транзисторыVT1 иVT2 будут находиться в закры­том состоянии. По мере заряда конденсатора положительное напря­жение в затворе полевого транзистора уменьшается. Когда это на­пряжение сравняется с напряжением на делителеRl, R2 минус пороговое напряжение полевого транзистора, оба транзистора от­кроются и будут находиться в устойчивом состоянии. На рис. 12.20,6 приведены эпюры напряжений схемы и график зависимости дли­тельности выходного импульса т от сопротивления резистораR4.

Расширитель импульсов с полевым транзистором.Генератор им­пульсов (рис. 12.21, а) построен на двух усилителях. Входной сиг­нал положительной полярности длительностью 10 мкс с амплитудой 3 В закрывает транзисторVT1. За время действия входного сигна­ла конденсаторС1 заряжается до напряжения питания через рези­сторR2 и диодVD2. С прекращением действия входного сигнала транзисторVT1 открывается. Положительный перепад напряжения на конденсатореС1 закроет транзисторыVT2 иVT3. Конденсатор разряжается через резисторR3. ТранзисторыVT2 иVT3 будут на­ходиться в закрытом состоянии до тех пор, пока напряжение в затворе не достигнет порога открывания полевого транзистора. Длительность отрицательного импульса на выходе схемы можно регулировать в широких пределах изменением постоянной времениRsCi. Работа устройства проиллюстрирована на рис. 12.21, б.

Релаксатор на полевом транзисторе.В исходном состоянии транзисторыVT2 иVT3 (рис. 12.22) открыты, а транзисторVT1 закрыт напряжением на диоде, которое возникает от протекающего через транзисторVT3 тока. Входной импульс отрицательной поляр­ности открывает транзисторVT1. Положительный перепад напряже­ния на коллекторе этого транзистора закрывает полевой транзисторVT2. В закрытом состоянии будет и транзисторVT3. Он закрыт напряжением на диоде, которое определяется током транзистораVT1. В таком состоянии схема будет находиться, пока заряжается конденсаторС1 через резисторR2. Когда напряжение на конденса­торе достигнет порога открывания полевого транзистора, потечет базовый ток транзистораVT3. Этот транзистор откроется, а тран­зисторVT1 закроется. Схема вернется в исходное состояние. На выходе формируется импульсный сигнал длительностью 10 с. Дли­тельность выходного сигнала можно регулировать в широких пре­делах при изменении номиналов элементовR2 и С1.

Рис. 12.22