3. 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 транзисторыVT1 иVT4. Эмиттерные токи этих транзисторов начинают заряжать кон­денсаторС2. Одновременно на базы транзисторовVT2 иVT4 по­ступает сигнал с коллектораVT1, вызывающий быстрый рост зарядного тока конденсатораС2. По мере заряда этого конденсато­ра напряжение на нем возрастает и в результате приводит к закры­ванию транзисторовVT1 иVT4. На резистореR2 формируется короткий импульс. После окончания формирования импульса от­крываются транзисторыVT2 иVT3 и эмиттерными токами разря­жают конденсаторС2. Для уменьшения длительности выходного импульса ПОС снимается с диодовVD1 иVD2, 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 транзисторовVT1 иVT4.

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 иVT4. 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 конденсаторовС1 иС2 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 конденсаторамиС1 иС2. Для С1 = С2 = С,f=35С К., где С — в микрофарадах, аК — 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 резисторамиR2 иR4. Минимально возможный зарядный ток определяется утечкой транзисторовVT2 иVT3, 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 транзисторVT6 закроется. Отрицательный перепад напряжения в коллекторе транзистораVT1 пройдет на базу транзистораVT3 и закроет его. Начинается процесс заряда конденсатора С1 коллек­торным током транзистораVT2. Напряжение на базе транзистораVT3 будет линейно увеличиваться. В определенный момент, когда напряжение на конденсатореС1 будет равно напряжению источни­ка питания, транзисторVT3 откроется. За этим последует откры­вание транзистораVT6. Отрицательный перепад напряжения в коллекторе этого транзистора закроет транзисторVT4. Будет за­крыт и транзисторVT1. 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 транзисторыVT1—VT3 закрыты, то токи, про­текающие через диодыVD1—VD3, открывают транзисторыVT4, VT6 иVT8. КонденсаторС1 заряжается до напряжения 100 В через диодыVD4 иVD7 и открытый транзисторVT4, конденсаторС2 — черезVD5, VD6 иVD8, аСЗ — черезVD6, VT8 иVD9.

С приходом на базу транзистора VT1 импульса положительной полярности в коллекторе этого транзистора появляется нулевой по­тенциал. ДиодVD1 и транзисторVT4 закрываются. Напряжение на конденсатореС1 будет приложено минусом к эмиттеру транзи­стораVT5. Этот транзистор откроется. Параллельно диодуVD4 будет включен конденсаторС1.

Поскольку транзистор VT5 открыт, то питающее напряжение 100 В подается через резисторR8 на диодVD2. Диод закрывается. Вслед за этим начинается процесс подключения напряжения конден­сатораС2 к выходу. В результате конденсаторыС1 — 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 транзисторовVT1—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 транзисторахVT4 иVT5, импульсы положительной полярности поступают на базу транзистораVT3. Открывание тран­зистораVT3 вызывает пробой транзисторовVT1 иVT2. Конденса­торС1 разряжается через резисторR6. 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 повторительVT1 подается на первый каскад. ТранзисторVT2 закрыт. Напряжение на коллекторе транзистораVT5 медленно возрастает. Когда это на­пряжение достигнет 5 В, транзисторVT6 открывается. Порог от­крывания транзистора устанавливается делителемR3, R4. Происхо­дит открывание транзистораVT2. Положительное напряжение на коллекторе этого транзистора откроет транзисторVT7. Коллектор­ный ток транзистораVT7 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 транзистораVT5.