Электронный аттенюатор
Владельцы патента RU 2337472:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (RU)
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах с электронной регулировкой коэффициента передачи и в устройствах автоматического регулирования. Электронный аттенюатор выполняют на сдвоенных полевых транзисторах с р-n-переходом и каналом одного типа проводимости, на затворы которых подают противоположные по знаку напряжения, одно из них берут с делителя напряжения, состоящего из терморезистора и резистора обратной связи, другое (инверсное) - с выхода операционного усилителя, которые в зависимости от температуры изменяются таким образом, что соотношение сопротивлений каналов полевых транзисторов и коэффициент передачи остаются постоянными и зависят только от управляющего напряжения. В интервале температур окружающей среды от -20 до +90°С достигнуто изменение коэффициента передачи в трех контрольных точках не более 1% относительно характеристики, полученной при нормальных условиях, что позволяет отнести рассматриваемое устройство к классу прецизионных. По сравнению с наиболее эффективными способами, основанными на использовании того или другого вида термостабилизации, данное предложение обеспечивает решение поставленной задачи простейшими средствами, позволяет получить технический результат - эффект термостабилизации в широком интервале температур. 2 ил.
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах с электронной регулировкой коэффициента передачи и устройствах автоматического регулирования.
Известны управляемые аттенюаторы потенциометрического типа на полевых транзисторах. В верхнем плече используется р-канальный транзистор с обогащением, а в нижнем - n-канальный транзистор с обеднением. Отрицательное напряжение, приложенное к затворам, вызывает увеличение сопротивления транзистора с каналом n-типа и уменьшение сопротивления транзистора с каналом р-типа [1].
Известны различные методы термостабилизации, позволяющие эффективно компенсировать температурную нестабильность регулировочной характеристики лишь в одной (рабочей) точке. Это объясняется свойствами полевых транзисторов. При использовании ПТ в качестве управляемых напряжением проводимостей такие методы являются бесперспективными, так как ПТ должен работать в широком интервале напряжений затвора, и полная термокомпенсация проводимости канала при одном значении напряжения управления приводит к ее нарушению при другом.
Известные аттенюаторы обладают следующими недостатками: низкая температурная стабильность в широком интервале напряжений затвора, не могут обеспечивать высокую точность регулировки в различных устройствах, где они используются.
Целью изобретения является обеспечение температурной стабильности регулировочной характеристики аттенюаторов в достаточно широком интервале температур.
Цель достигается тем, что аттенюатор выполняют на сдвоенных полевых транзисторах с р-n-переходом и каналом одного типа проводимости, на затворы которых подают противофазные напряжения, одно из них берут с делителя напряжения, состоящего из терморезистора и резистора обратной связи, другое - с выхода операционного усилителя с обратными связями, который является инвертором. При изменении температуры соотношение сопротивлений каналов полевых транзисторов остается постоянным и зависит только от управляющего напряжения.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого аттенюатора. Описываемое устройство содержит сдвоенные полевые транзисторы 1 и 7 с р-n-переходом и каналом типа n, делитель напряжения, состоящий из терморезистора 2 и резистора 4, операционный усилитель 6, резисторы обратной связи 3 и 5.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Входом аттенюатора является исток транзистора 1, на который подается напряжение от источника сигнала. Выходное напряжение аттенюатора снимается со стоков двух последовательно включенных полевых транзисторов 1 и 7, сопротивления каналов которых изменяются за счет подачи противоположных по знаку напряжений на затворы этих транзисторов. Одно из них от источника управляющего напряжения через делитель напряжения, состоящий из терморезистора 2 и резистора 4, подают на затвор полевого транзистора 1, а другое через инвертор - на затвор полевого транзистора 7. В качестве инвертора используют операционный усилитель 6 с отрицательными связями. Величины резисторов обратной связи 3 и 5 обеспечивают инверсный коэффициент передачи операционного усилителя равным единице.
При управляющем напряжении равном нулю сопротивления каналов транзисторов одинаковые и коэффициент передачи равен 0,5.
При отрицательном управляющем напряжении на затвор транзистора 1 подается отрицательное напряжение UЗИ1 (рабочая точка РТ1, фиг.2). На затвор транзистора 7 в этом случае подается такое же по величине положительное напряжение UЗИ7 (рабочая точка РТ7). Сопротивление канала транзистора 1 RK1 больше, чем сопротивление канала транзистора 7 RK7 и коэффициент передачи в данном случае меньше, чем 0,5. При повышении температуры снижается сопротивление терморезистора 2, при этом увеличивается отрицательное напряжение на затворе транзистора 1 (U/ ЗИ1) и положительное напряжение на затворе транзистора 7 (U/ ЗИ7). Вследствие этого сопротивление транзистора 1 увеличивается на величину ΔRK1 (рабочая точка РТ/1), а сопротивление транзистора 8 снижается на меньшую величину ΔRК7 (рабочая точка РТ/7). Подбором резистора 4 и терморезистора 2 можно добиться того, что напряжение на затворах транзисторов будет меняться таким образом, что соотношение сопротивлений каналов транзисторов 1 и 7 при повышенной температуре остается равным отношению сопротивлений этих транзисторов при нормальной температуре, коэффициент передачи будет сохраняться постоянным.
Экспериментально подтверждено получение термостабилизации регулировочной характеристики аттенюатора в интервале температур окружающей среды от -20 до +90°С.
Источники информации
1. Полевые транзисторы. Физика, технология и применение / пер. с англ. под ред. С.А.Майорова. - М.: Советское радио, 1971. - 296 с. (рис.10.24, в прототип).
2. Авторское свидетельство №540351, кл. В03Н 11/24 (аналог).
Электронный аттенюатор, содержащий два последовательно включенных силовых транзистора и источник управляющего напряжения, при этом входом аттенюатора является исток первого полевого транзистора, а выходное напряжение снимается со стоков полевых транзисторов, отличающийся тем, что применены полевые транзисторы одного типа проводимости с р-n переходом, введены делитель напряжения из терморезистора и резистора и инвертор, в качестве которого используют операционный усилитель с отрицательными обратными связями, при этом на затвор второго полевого транзистора подают напряжение от источника управляющего напряжения через указанный инвертор.
