Высоковольтный делитель напряжения

 

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано для создания измерительных систем с многоканальным разветвлением и ослаблением высоковольтных редкоповторяющнхся импульсов нано -микросекундной длительности. Цель изобретения - повышение быстродействия при сохранении высокой амплитуды входных импульсов и малой разновременности прихода импульсов на соседние выходы делителя (Л). Л содержит п резистивных элементов 1 а виде участков резистивного слоя, лксиалъ- , но размещенных на поверхности диэлектрического основания 2, и соединяющие их п-1 первых участков 3 металлизации (УМ), выполняющих функцию первых элементов задержки, расположенных, попеременно перпендикулярно участкам резистивного слоя. Концы первых УМ 3 являются выходами Д. К первым УМ 3 примыкают вторые УМ 4, являющиеся вторыми элементами задержки. Днэпект рическое основание 2 размещено в металлическом корпусе 6, в дне которого со стороны, примыкающей к диэлектрическому основанию 2, выполнены пазы 7, При подаче сигнала на вход делителя за счет расчетно выбранных дайн первых и вторых элементов задержки на всех выходах Л одновременно появляются ослабленные сигналы. Л позполяет , ослаблять сигналы амплитудой до 2000 В, длительность вромеш нарастания не более 0,7 не. 1 ил. «о е О5 С& 4MlS pi Zft А.

СО1ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1. 119) (П) (51) 5 Н 1)2 И 3/ >б госудА старинный номиткт

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯЫ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,J

И д BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 15.04.Я . Сюп. (14 (21) 44561б )/21 (22) )6. i) /,88 (/2) С.А.Цветков (5б) Патент СИА У 3()7 )7g3, кл. 333-81, опубл. 191О.

Авторское свидетельство СССР и 1422851, кл. G ()1 и 29/1)2. 1.936. (54) ецсо1;овольтный делитель нлпрйЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано для создания измеригельных систем с многоканальным разветвлением и ослаблением высоковольтных редкоповторяющихся импульсов нано микросекундной длительности. Цель изобретения — повышение быстродействия при .сохранении высокой амплитуды входных импульсов и малой разновременности прихода импульсов на соседние выходы делителя (Д). Д содержит и резистивных элементов 1 в виде

2 участков резистивного слоя, аксиальI, но размещенных на поверхностндиэлектрического основания 2, и соединяющие их и-1 первых участков 3 металлиэацни (УИ), выполнявп ихд)ункцию и-1 первых элементов задержки, расположенных, попеременно перпенликулярно участкам реэистивного слоя. Концы первых УИ 3 являются выходами Д. К первьм УИ 3 примыкают вторые УИ 4, являющиеся вторьгш элементами задержки. Дсэлект" рическое основание 2 размещено в ме" таллическом корпусе 6, в дне которого со стороны, примйкающей к диэлектрическому основанию 2, выполнены пазы 7, fIpH подаче сигнала на вход делителя эа счет расчетно выбранных длин первых и вторых элементов задержки на всех выходах Д одновременно появляются ослабленные сигналы. Д позволяет ослаблять сигналы амплитудой до

2000 В, длительность времени нарастания не более ),7 нс. 1 ил.

166 )561

Изобрететпте отттосит(гя к pai(ltoэлектронной технике и может быть ttc

I пользовано для создания изглеритегтьттьтх систем с многокяиальттым разветвлени- 5 ем и ослаблен!тем т(тгсоковольтнгтх редкопотзторяющттхся ит !ттул ьсов суб наномикросекундной длительности.

Це(ть изобретения — повышение быстродействия при сохранении высокой аыттлитуды входных импульсов и синхронности поступления импульсов на выходы делителя.

Устройство в соответствии с изоб-, ! ретением позволяет примерно в три раза увеличить быстродействие делите, ля при сохранении допустимой амплитуды импульсов и снизит!. разттоврет(ен" ность прихода сигнала на выходы высо- ковольтного делителя напряжения . . 2p

Высоковольтный делитель напряжения содержит и резистивных элементов (резисторов) 1 в виде участков реэистивного слоя, аксиаттьно размещенных на поверхности диэлектрического осно- 25 валия 2, и соединяющие йх и-1 первых участков 3 металлиэации, выполняющих (ттункцит(! п-,1 первых элементов задержки, расположенных попеременно перпендикулярно участкам резистивного слоя. . 30

Концы первых участков 3 металлиэации являются выходами делителя.

К первым .участкам 3 металлизации примыкают вторые участки,4 металлизации, яттляюндеся BTopbIMH элементами задержки.

Входом усилителя является участок

5 металлиэацииs

Диэлектрическое основание 2 помещено в металлический корпус б, в дне 40 которого со стороны, примыкающей к диэлектрическому основанию, выполнены пазь! 1.

Каждая секция делителя содержит резистор 1 и первый и второй участки 45

3,4 металлизации.

Устройство работает следующиг! образом.

Сигнал, который необходимо осла" бить, подается на вход делителя и кор-50 пус, проходит через резистивный эле" . мент первой секции делителя шириной

b(t, далее разветвляется. Часть сигнаЭ, ла, ослабленная по амплитуде и току в 1с, (коэААициент ослабления) раз, 55 поступает tla выход через BTopoil элемент задержки первой се!сит!!! делителя расположенный по одну сторону дел!!те" ля а О(. .т !!!тяня(я ча(.I T ттх(тдт(ОГО (игнй ла через э!тел((гнт задержки и резистинный элемент второй секции делителя посту1тает ос.(таблет!!(!! 1! т(о амплитуде в

ko p ta (по отношепию к амплитуде входного сигнала) на второ!«элеттеттт задержки второй секции делителя, расположенный по другую сторону делителя до последнего выхода.

Н делителе уменьшены (по сравнению. с прототипом) размеры резисторов с второй по т -ю секции так, что площадь резт1стора k-й секции уменьшилась в

2(t-() раз, что и привело к существенному уменьшению паразитньтх параметров (иттдуктивцости ?, в k > раз, емкости С í k pas). Вытекающее г (1- !) о из уменьшения геометрических размеров уменьшение времени задержки компенсируется изменением длины первого элемента задержки, величина которой в каждой последующей секции возрастает в 1 6 - раз. Уменьшение ширины резисторов и увеличение длины первых элементов задержки ограничено волновым сопротивлением последних, которое должно соответствовать наперед заданному волновому сопротивлению ро, как правило, от 50 до 75 Ом, Поэтому размеры разисторов и первых элементов задержки в секциях с второй по k-ю и k-й по и-ю определе" ны различными зависимостями.

Согласование секций по волновому сопротивлению осуществлено с помощью специальных пазов, выполненных с второй по k-1-ю секции и под резистором первой секции.

Ьчагодаря расположению вторых элементов задержки по разные стороны относительно резистивного слоя размеры делителя сокращены в 2 раза.

На параэитные параметры резисторов влияет их ширина в секциях делителя.

Она изменяется в предлагаемом делителе таким .образом, что напряженность поля на каждом резисторе с второй по

k-ю секции остается постоянной, соответственно остается постоянной и плотность тока, протекающего по каядому резистору.

Для выполнения этого условия ширина резистора в каждой секции с второй по k-ю должна изменяться обратно -! пропортвтонально коэЫтттциенту k где j " номер секции делителя 2...k! до значения ширины b1(t, при котором волновое сопротивление участка 3 ме16(7(157Я1

4С

Формула, Высоковольтный делитель напряжения, содср7(ся((итт метялличе ский Kopl f c > p;ic

4с поло7<енную В корпусе диэлектрическую пластину с 17яз((е((Р(тнтт(1!(3 IT< и п-секI(TIolfIII ITf делттт»лем с. и 1 перБ! (мтt эл»"" ментами задержки н 3<от(тат< 3 33((7(3 твто(цядкят(н при ((3(т и<317(1(,(е .-лсменты зяЯ Держктт P(lfiof(HI IEI!1 Tl тзиДО пе1 В:37< У: ЯсзIcoH мсл яллизт!!(T fit q 37((спс ло7к(т(3((тх 33 I;3 п(7ЯВл е ттттт(, тт<317пст IIPT I I< v! (sIPT I oH 7:3 c I(7:I i!

KQEfIf IO TfPHIfOÓI OJlT,Ill I7; УЧЯСТКО» РЕЗНС.— тттвттого слоя резист птных эле .:.Оптов

55 ДелтттелЯ О т JI lf (Я ю 3 т If Iт с Я тЕМ, ЧтО, С ЦЕЛЬЮ 3(37»ЬИЕ((Ия ..":(отрОдействия и спнхронпости (foeòó!T!.е:33(т( импульсов на В»моды дсл((т .73(=:, . к;(<в дую секцию деттнтт(т(, ття (т(3(сттт с», Орой, тяллизяцни становится рявным наперед заданному ттолновому со(тротттттленттю 3 (o

ДРЙс rттитР((!но If(iffpHRpf(E(oc7b поля я резисторе 1 é секи!(И Опргт(Рляется ви(7яже тти Рм j p .(ь ° t**

} где I — ток, протекяюг(ий через ре—

У зистивный элемент в 1-й секции, 1 — удельное поверхностное сопротивление резистивного эле мента (постоянная неличиня для данного элемента}; — толщина резистив ого элемента, I

Выражение --- — плотность тока.

Ь>с

В j-й секции протекает ток I в k раз (тены(тий, чем в первой

1-I

1 т

СРКЦИИ ПОЭТОМУ

1(Р

K =----- —-j-(ko Ь1

Поскольку Ь в резисторе меняется обратно пропорционяпьно k, то напряженность поля в сет<ттт(ях делителя с первой TIo lc-ю остается постоянной, чем достигается сохранение высокой допустимой ямптштудьт входных импульсов.

Достижение цели изобретения достигается также согласонянием первых участков 3 метяллизации с зядапным волновым сопротивлением О (как правило, от 50 до 75 (тм и выбирается за-" ранее) путем выполнеттия ттязов глубиной h, в металлическом корпусе под элементами 3 задержки (первы(ттт у;(астками метяллизацин) с uòîðîé по k-1-ю и резисторов с первой по 1-1-ю секции, что обеспечивает соглясоттаттттую передачу импульсного сигнала.

Выбор глубины пазов. Для секций с k и по и — ю пазы не выполняют, так как нетрудно обеспе н(ть волновое сопротивление пер»ых у (ястков метяллизации рявттттм ()О . При этом с»язь между временем задержки сит наля при его прохождении по j-му элементу первой задержки и резистору, волновым сопротивлением (), погOиттойт емкость(7 Сст и длиной первого элемента задержки 1 определяется (17ор IyJIn(-»I

3/б 3 1 ,у b ь Г7

h . с(1т

3h P 1p- t (; —.. — — (--+ . 7 — - - . -) =, 1. (7 с. 3i(li6 13, 11

1 <. — — 3!3- (4, 5 с „.=1 p (", где t . — Толк(иня y«Hcткя мстял.- I.. ai(!III тттттт РЕ Зт(СТ((Н(т ОГ< СЛ 7Я;

С вЂ” СК<7POCТ Ti С НС .ТЯ !

О

С вЂ” ПОГОНИЯЯ ЕМКОСТ . ттпи™тм — диэлектрическяя п17(7нт(т(ят".((с7с r T материала диэлекTpff tecl

Итрттт(я пязя принцппиялт.ногс зля те-IflfH с тОчктт 317ения б I»Tp< . (Рттств!(я I!c

ИМЕЕТ И НЫбиряЕТСя, !<я(< т((7я»т(Л<7, p;3(Tной (штртттте участка ((Ртяллизл((тттт.

Кяк покязялн результятм: кспериментальных исслеловяннй, Время Imp(!cтя7р ния переходной хярактернстнкн дттенядцатисектвтоттного делителя-прототипа не преныт((яет (1, 1 нс при Ti0fp!IE!c резис— торя 7. мм, поверхностном с.отт(7от(т Влс.нии резистора 7(> (3(т!Д и тол»В!не дид5 электрического nclfotl!(IT!(sf >,.5 3(т(.

ПО оценке !тест!(ядцятттсекцттонт(-ттт д»литель тякстго тнпя хяряктернзуетсp быстродействием гторядка (1,8 I!c.

Зр Конкретные образцы 33(ест!(ядт(ятттсекционного делитепя напряжения, В(.(пол- ., ненного по TIPeJTTtarHe! toit I

1660561

Составитель Е. Ковалева

Текред С,Мигунова Корректор Н.Ренская

Редактор Т ° Ло нкарена

Заказ 1968 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент" ° г.ужгород, ул. Гагарина, 101 введен второй элемент задержки, выполненный в виде второго участка металлнэации, расположенного между пер» вьи участком металлиэации предыдущей реэистивной секции и качаном реэистияного элемента последующей секцни, при этом ширина Ь второго участка металлиэации и ширина Ь резистивного слоя реэистивного элемента каж- !О дой секции делителя, начиная с второй nn k-ю, причем j 2-1, свяэаны следующим. соотношением:

Ь,.a Ь; =Ь„; =Ь„, (К,», где Ьк — ширйна второго участка ме 15 таллиэацни k-й секции делителя (ми, ирн этом k в диапаэоне 2-и - номер секции, начиная с которой волновое сопротивление вторых участков метаплнэацни выбрано равным заданной вели- 20 чине волнового сопротивления;

К - коэ зфициент деления между соседнйми секциями делителя, прн этом пшрина b» ° второго участка иеталлизан1 ции, величины ba и Ь1,, секций, начиная с k-й по п-ю, выбраны равньвщ, а отноюение длин вторых участков метаплизацин последуюе1ей секции к преДыДУв1ей выбРаны РавнЫми ke, начннаЯ с второй секции по Е-ю, и единице с

k-й по п-ю, причем в металлическом корпусе со стороны диэлектрического основания под каждым участком резистинного слоя реэистивных элементов с первой по k-1-ю секции под вторыми участками металлиэации с второй по

k-1-ю секции выполнены nests, а первые участки метаплизацин соседних секций расположены по. разные стороны относительно участков резистивного слоя реэистивньас элементов.