Компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и промышленной электроники, а именно к устройствам ограничения амплитуды положительных и отрицательных полуволн переменного синусоидального, различных форм импульсного и хаотически меняющихся напряжений. Предлагаемой полезной моделью решается задача уменьшения температурной нестабильности выходного напряжения компенсационного двустороннего амплитудного ограничителя в два - четыре раза и упрощение схемы устройства. Компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель, содержащий два компенсационных стабилизатора напряжения, в каждый из которых входят кремниевый стабилитрон, балластный резистор, защитный диод и регулирующий транзистор, зашунтированный диодом, причем оба компенсационных стабилизатора напряжения включены на общую нагрузку между ними, при этом кремниевые стабилитроны обоих компенсационных стабилизаторов напряжения включены последовательно и встречно через один балластный резистор, установленный между ними, а защитные диоды включены в базовые цепи регулирующих транзисторов. Иллюстраций - 1.

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и промышленной электроники, а именно к устройствам ограничения амплитуды положительных и отрицательных полуволн переменного

синусоидального, различных форм импульсного и хаотически меняющихся напряжений.

Известен аналог - амплитудный ограничитель (а.с. СССР №262940, МПК Н03К, Н02М), состоящий из двух, включенных параллельно и встречно, параметрических стабилизаторов напряжения на кремниевых стабилитронах, работающих на одну нагрузку через логическую диодную схему «ИЛИ». С целью повышения мощности в аналоге параметрические стабилизаторы напряжения представляют собой группу параллельно включенных кремниевых стабилитронов, каждый из которых имеет свой балластный резистор защитный диод и диод, входящий в схему «ИЛИ».

При оригинальности технического решения, недостатками аналога являются:

1) сложность конструкции обусловленная тем, что даже при абсолютной идентичности параметров кремниевых стабилитронов, при необходимости увеличить мощность двустороннего амплитудного ограничителя в два раза необходимо использовать четыре кремниевых стабилитрона, каждый из которых имеет свой балластный резистор, защитный диод и диод, входящий в схему «ИЛИ», что существенно усложняет схему и конструкцию устройства (предположим необходимо увеличить мощность не в два, а в сто раз - вывод очевиден);

2) нестабильность параметров ограничителя даже при постоянстве температуры окружающей среды, так как производители гарантируют разброс напряжения стабилизации серийно производимых кремниевых стабилитронов составляет пять-десять процентов, следовательно, часть стабилитронов будет недогружена, а другая часть - перегружена пропорционально квадрату протекающего через

стабилитроны тока, даже при постоянстве температуры окружающей среды;

3) температурная нестабильность параметров ограничителя, так как при указанном в недостатках п.2 разбросе параметров кремниевых стабилитронов, изменение температуры окружающей среды приводит к еще более существенной нестабильности напряжения на выходе ограничителя.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является устройство-прототип, описанное в статье: А.И.Анкудинов, В.И.Кравец, К.А.Анкудинов. Мощный компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель // Изв. вузов СССР. Приборостроение. - 1991. - №7. Устройство включает в себя два компенсационных стабилизатора напряжения, включенных последовательно и встречно через нагрузку, находящуюся между ними. Каждый из компенсационных стабилизаторов состоит из стабилизатора напряжения на кремниевом стабилитроне со своим балластным резистором и защитным диодом, регулирующего транзистора, работающего на нагрузку. Нагрузка включена между эмиттерами регулирующих транзисторов компенсационных стабилизаторов, а для обеспечения прохождения тока разной полярности (направления) каждый регулирующий транзистор зашунтирован своим защитным диодом. Кремниевые стабилитроны, каждого из компенсационных стабилизаторов, включены встречно-параллельно и параллельно им включен спаренный переменный резистор, обеспечивающий регулирование амплитуды напряжения положительной и отрицательной полуволн на выходе устройства.

Прототип лишен первых двух недостатков аналога, но у него остается основной недостаток - высокая температурная

нестабильность основного параметра - выходного напряжения ограничения и сложность схемы устройства.

Предлагаемой полезной моделью решается задача уменьшения температурной нестабильности выходного напряжения компенсационного двустороннего амплитудного ограничителя в два - четыре раза и упрощение схемы устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель, содержащий два компенсационных стабилизатора напряжения, в каждый из которых входят кремниевый стабилитрон, балластный резистор, защитный диод и регулирующий транзистор, зашунтированный диодом, причем оба компенсационных стабилизатора напряжения включены на общую нагрузку между ними, введены изменения, при этом кремниевые стабилитроны обоих компенсационных стабилизаторов напряжения включены последовательно и встречно через один балластный резистор, установленный между ними, а защитные диоды включены в базовые цепи регулирующих транзисторов.

За счет последовательного и встречного включения однотипных кремниевых стабилитронов обеспечивается уменьшение температурной нестабильности устройства, а защитные диоды из цепей кремниевых стабилитронов исключены (что тоже улучшает температурную стабильность устройства) и включены в цепи эмиттеров регулирующих транзисторов обоих компенсационных стабилизаторов напряжения. Принятые меры, как показали исследования для различных образцов кремниевых стабилитронов, обеспечили уменьшение температурной нестабильности выходного напряжения в два - четыре раза. Кроме того, устройство содержит только один балластный резистор, включенный

между кремниевыми стабилитронами, что упростило схему ограничителя.

На фиг. изображена принципиальная электрическая схема устройства - полезной модели - компенсационного двустороннего амплитудного ограничителя.

Компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель (см. фиг.) включает в себя: кремниевые стабилитроны 1 и 2, включенные встречно и последовательно через один балластный резистор 3 ко входу устройства; параллельно кремниевым стабилитронам 1 и 2 подключен спаренный переменный резистор, содержащий переменные резисторы 4 и 5, соответственно; средние выводы переменных резисторов 4 и 5 подсоединены к анодам защитных диодов 6 и 7, соответственно, катоды которых соединены с базами регулирующих транзисторов 8 и 9, соответственно; коллекторы регулирующих транзисторов 8 и 9 подключены к нижней и верхней входным клеммам устройства, соответственно, а переходы эмиттер-коллектор транзисторов зашунтированы диодами 10 и 11, аноды которых подключены к коллекторам, а катоды к эмиттерам транзисторов 8 и 9, соответственно; эмиттер транзистора 9 и катод диода 11 соединены с верхней точкой нагрузки 12, а эмиттер транзистора 8 и катод диода 10 соединены с нижней точкой нагрузки 12.

Полезная модель - компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель (см. фиг.) работает следующим образом. При положительной полярности входного напряжения (положительный потенциал на верхней входной клемме) стабилитрон 1 работает в режиме стабилизации, а стабилитрон 2 в режиме открытого диода. Потенциал анода стабилитрона 1 через часть спаренного переменного резистора 4 и открытый защитный диод 6 подается на базу

регулирующего транзистора 8. Через нагрузку 12 протекает ток по цепи: верхняя входная клемма, открытый шунтирующий диод 11, нагрузка 12, эмиттер-коллектор регулирующего транзистора 8, нижняя входная клемма. Закрытый защитный диод 7 предотвращает пробой регулирующего транзистора 9, который в данный момент времени зашунтирован открытым диодом 11. На нагрузке 12 выделяется ограниченный по амплитуде положительный полупериод входного напряжения. При отрицательной полярности входного напряжения (положительный потенциал на нижней входной клемме) стабилитрон 2 работает в режиме стабилизации, а стабилитрон 1 в режиме открытого диода. Потенциал анода стабилитрона 2 через часть спаренного переменного резистора 5 и открытый защитный диод 7 подается на базу регулирующего транзистора 9. Через нагрузку 12 протекает ток по цепи: нижняя входная клемма, открытый шунтирующий диод 10, нагрузка 12, эмиттер-коллектор регулирующего транзистора 9, верхняя входная клемма. Закрытый защитный диод 6 предотвращает пробой регулирующего транзистора 8, который в данный момент времени зашунтирован открытым диодом 10. На нагрузке 12 выделяется ограниченный по амплитуде отрицательный полупериод входного напряжения.

Применение в полезной модели последовательного и встречного включения кремниевых стабилитронов через один балластный резистор и перенос защитных диодов из цепей кремниевых стабилитронов в цепи баз регулирующих транзисторов компенсационного двустороннего амплитудного ограничителя обеспечило:

1) уменьшение температурной нестабильности выходного напряжения ограничителя, как показали измерения при различных образцах кремниевых стабилитронов, в два-четыре раза;

2) упрощение схемы ограничителя (в отличие от прототипа, имеющего два балластных резистора, полезная модель имеет только одно балластный резистор, включенный между кремниевыми стабилитронами).

Компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель, содержащий два компенсационных стабилизатора напряжения, в каждый из которых входят кремниевый стабилитрон, балластный резистор, защитный диод и регулирующий транзистор, зашунтированный диодом, причем оба компенсационных стабилизатора напряжения включены на общую нагрузку между ними, отличающийся тем, что кремниевые стабилитроны обоих компенсационных стабилизаторов напряжения включены последовательно и встречно через один балластный резистор, установленный между ними, а защитные диоды включены в базовые цепи регулирующих транзисторов.