ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

Полезная модель относится к импульсной технике и может быть применена при проведении испытаний систем и приборов на кондуктивную восприимчивость (переходные процессы).
Известно устройство, являющееся наиболее близким аналогом (свидетельство на полезную модель РФ №15824, H03K 3/53), содержащее резистор, соединенный одним выводом с положительным выводом источника постоянного напряжения, другим выводом с анодом тиристора и конденсатором, который соединен с одним концом первичной обмотки трансформатора, второй конец которого соединен с катодом тиристора и отрицательным выводом этого источника. Для получения импульсов напряжения на вторичной обмотке трансформатора, накопленный через первый резистор заряд конденсатора разряжается через первичную обмотку трансформатора и открытый тиристор.
К недостаткам прототипа относятся длительное время испытаний и невысокие эксплуатационные свойства в силу того, что при смене полярности выходных импульсов на зажимах испытуемого оборудования необходимо отсоединить генератор и, соответствующим образом поменять полярность выводов вторичной обмотки трансформатора, являющейся выходом генератора.
Задачей, решаемой полезной моделью, является сокращение времени на проведение испытаний и улучшение эксплуатационных свойств генератора импульсов.
Поставленная задача достигается тем, что в генератор импульсов, содержащий источник постоянного напряжения, соединенный положительным выводом с одним выводом резистора, другой вывод резистора соединен с первым выводом конденсатора, второй вывод которого присоединен к первому выводу первичной обмотки трансформатора, согласно техническому решению, дополнительно введены четыре полевых транзистора с изолированным затвором n-типа с защитным диодом (полевой транзистор) и дополнительный конденсатор, причем сток первого полевого транзистора подключен к первому выводу конденсатора, а исток подключен ко второму выводу первичной обмотки трансформатора, к этому же выводу трансформатора присоединен сток второго полевого транзистора, исток которого соединен с первым выводом дополнительного конденсатора и отрицательным выводом источника постоянного напряжения, второй вывод дополнительного конденсатора соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора, третий полевой транзистор присоединен стоком к первому выводу конденсатора, а истоком соединен со вторым выводом конденсатора, четвертый полевой транзистор присоединен стоком ко второму выводу дополнительного конденсатора, а истоком соединен с первым выводом дополнительного конденсатора, при этом источник постоянного напряжения выполнен управляемым.
На чертеже изображена электрическая схема генератора импульсов для испытаний на кондуктивную восприимчивость систем и приборов.
Генератор содержит управляемый источник постоянного напряжения 1, соединенный положительным выводом с одним выводом резистора 2, другой вывод резистора соединен с первым выводом конденсатора 4, второй вывод которого присоединен к первому выводу первичной обмотки трансформатора 3, сток первого полевого транзистора с изолированным затвором n-типа с защитным диодом (полевой транзистор) 5 подключен к первому выводу конденсатора 4, а исток подключен ко второму выводу первичной обмотки трансформатора 3, к этому же выводу трансформатора присоединен сток второго полевого транзистора 8, исток которого соединен с первым выводом дополнительного конденсатора 6 и отрицательным выводом управляемого источника постоянного напряжения 1, второй вывод дополнительного конденсатора 6 соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора 3, третий полевой транзистор 7 присоединен стоком к первому выводу конденсатора 4, а истоком соединен со вторым выводом этого конденсатора, четвертый полевой транзистор 9 присоединен стоком ко второму выводу дополнительного конденсатора 6, а истоком соединен с первым выводом дополнительного конденсатора.
Генератор может работать в трех режимах:
- генерация последовательности положительных импульсов;
- генерация последовательности отрицательных импульсов;
- генерация последовательности знакопеременных импульсов.
Генератор работает следующим образом.
В исходном состоянии, для получения импульсов положительной полярности, полевые транзисторы 8 и 9 включены, а полевые транзисторы 5 и 7 выключены. В этом случае конденсатор 4 заряжается до напряжения управляемого источника постоянного напряжения 1, по цепи: положительный вывод управляемого источника постоянного напряжения 1, резистор 2, затем через две параллельно включенные цепи: одну, состоящую из полевого транзистора 9 и вторую цепь, состоящую из последовательно соединенных первичной обмотки трансформатора 3 и полевого транзистора 8, отрицательный вывод управляемого источника постоянного напряжения 1. Затем полевые транзисторы 8 и 9 закрываются, а полевой транзистор 5 открывается, и конденсатор 4 разряжается через открывшийся полевой транзистор 5 и первичную обмотку трансформатора 3, на выводах вторичной обмотки возникает импульс напряжения, повторяющий форму напряжения на первичной обмотке, с амплитудой пропорциональной коэффициенту трансформации. В конце разряда конденсатора 4 включают полевой транзистор 9 для исключения заряда дополнительного конденсатора 6 током самоиндукции первичной обмотки трансформатора через защитный диод полевого транзистора 8. По окончании разряда полевой транзистор 5 выключают, а полевой транзистор 8 включают для повторного заряда конденсатора 4.
В исходном состоянии, для получения импульсов отрицательной полярности, полевые транзисторы 5 и 7 включены, а полевые транзисторы 8 и 9 выключены. В этом случае дополнительный конденсатор 6 заряжается до напряжения управляемого источника постоянного напряжения 1, по цепи: положительный вывод управляемого источника постоянного напряжения 1, резистор 2, затем две параллельно включенные цепи: одну, состоящую из полевого транзистора 7 и вторую цепь, состоящую из последовательно соединенных полевого транзистора 5 и первичной обмотки трансформатора 3, отрицательный вывод управляемого источника постоянного напряжения 1. Затем полевые транзисторы 7 и 5 закрываются, а полевой транзистор 8 открывается, и дополнительный конденсатор 6 разряжается через открывшийся полевой транзистор 8 и первичную обмотку трансформатора 3, на выводах вторичной обмотки возникает импульс напряжения, повторяющий форму напряжения на первичной обмотке, с амплитудой пропорциональной коэффициенту трансформации. В конце разряда дополнительного конденсатора 6 включают полевой транзистор 7 для исключения заряда конденсатора 4 током самоиндукции первичной обмотки трансформатора через защитный диод полевого транзистора 5. По окончании разряда полевой транзистор 8 выключают, а полевой транзистор 5 включают для повторного заряда дополнительного конденсатора 6.
При генерации последовательности знакопеременных импульсов первый импульс может быть положительным либо отрицательным.
В случае первого положительного импульса полевые транзисторы находятся в следующих состояниях: полевой транзистор 8 включен, полевые транзисторы 5, 7 и 9 выключены. В этом случае конденсатор 4 заряжается до напряжения управляемого источника постоянного напряжения 1, по цепи: положительный вывод управляемый источника постоянного напряжения 1, резистор 2, первичную обмотку трансформатора 3 и полевой транзистор 8, отрицательный вывод управляемого источника постоянного напряжения 1. Затем полевой транзистор 8 закрывают, а полевой транзистор 5 открывают, и конденсатор 4 разряжается через открывшийся полевой транзистор 5 и первичную обмотку трансформатора 3, на выводах вторичной обмотки возникает импульс напряжения, повторяющий форму напряжения на первичной обмотке, с амплитудой пропорциональной коэффициенту трансформации. Для получения последующего отрицательного импульса по окончании разряда конденсатора 4 полевой транзистор 5 оставляют включенным, при этом дополнительный конденсатор 6 заряжается до напряжения управляемого источника постоянного напряжения 1 по цепи: положительный вывод управляемого источника постоянного напряжения 1, резистор 2, полевой транзистор 5, первичная обмотка трансформатора 3, отрицательный вывод управляемого источника постоянного напряжения 1. Затем полевой транзистор 5 закрывают, а полевой транзистор 8 открывают, и дополнительный конденсатор 6 разряжается через открывшийся полевой транзистор 8 и первичную обмотку трансформатора 3.
В случае первого отрицательного импульса при отключенных полевых транзисторах 7, 8 и 9 включают полевой транзистор 5, и дополнительный конденсатор 6 заряжается до напряжения управляемого источника постоянного напряжения 1 по цепи: положительный вывод управляемого источника постоянного напряжения 1, резистор 2, полевой транзистор 5, первичная обмотка трансформатора 3, отрицательный вывод управляемый источника постоянного напряжения 1. Затем полевой транзистор 5 закрывают, а полевой транзистор 8 открывают, и дополнительный конденсатор 6 разряжается через открывшийся полевой транзистор 8 и первичную обмотку трансформатора 3, на выводах вторичной обмотки возникает импульс напряжения, повторяющий форму напряжения на первичной обмотке, с амплитудой пропорциональной коэффициенту трансформации. Для получения последующего положительного импульса, по окончании разряда дополнительного конденсатора 6 полевой транзистор 8 оставляют включенным, и конденсатор 4 заряжают и разряжают по вышеописанной последовательности для случая первого положительного импульса.
Применение полевых транзисторов с изолированным затвором n-типа и защитным диодом позволяет упростить схему управления ключами и обеспечить достаточно малое время включения и выключения ключей для получения импульсов с высокой крутизной нарастания напряжения.
Изменение полярности, амплитуды и временного интервала следования импульсов непосредственно в процессе генерации, без переключения выводов вторичной обмотки трансформатора, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики генератора импульсов и уменьшить время на проведение испытаний.