Устройство регулирования амплитуды высоковольтных однополярных импульсов

Авторы патента:

H03G3 - Регулирование коэффициента усиления усилителей или преобразователей частоты (стробированные усилители H03F 3/72; в телевизорах H04N)

Владельцы патента RU 2477563:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) (RU)

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиолокации, и может быть использовано в системах возбуждения СВЧ генераторов на лавинно-пролетных диодах и диодах Ганна. Технический результат заключается в создании устройства регулирования амплитуды высоковольтных однополярных импульсов, обеспечивающего высокий динамический диапазон сигналов на его выходе. Для этого предложено устройство регулирования амплитуды высоковольтных однополярных импульсов, содержащее вход и выход устройства регулирования, биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с выходом устройства регулирования, а коллектор - с общим для всего устройства проводником, первый резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - с входом устройства регулирования, второй резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, потенциометр, первый крайний контакт которого соединен с источником питания, а второй крайний контакт - с общим для всего устройства проводником, и конденсатор, первый вывод которого соединен с подвижным контактом потенциометра, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, при этом в него дополнительно введен полупроводниковый диод, анод которого соединен с базой биполярного транзистора, а катод - с подвижным контактом потенциометра. 2 ил.

Известно устройство регулирования амплитуды импульсов, содержащее p-i-n диод, включенный параллельно с нагрузкой [1, рис 6.2, а]. Недостатком такого устройства регулирования амплитуды импульсов является малый диапазон регулируемых сигналов, ограниченный амплитудой импульсов, равной 1…2 В.

Известно также устройство регулирования амплитуды однополярных импульсов, являющееся одновременно устройством защиты усилителя однополярных импульсов от рассогласования по выходу и от перегрузки по входу, содержащее трансформатор тока, выполненный на основе ферритового кольца. Первичная обмотка трансформатора выполнена в виде продетого сквозь ферритовое кольцо полоскового проводника, начало которого подключено к выходу защищаемого усилителя, а конец - к нагрузке усилителя. Вторичная обмотка выполнена из навитого на ферритовое кольцо провода, первый конец которого подключен к общему для усилителя и цепи обратной связи проводнику, а второй конец образует второй выход трансформатора тока. В состав устройства входят также детектор, вход которого подключен ко второму выходу трансформатора тока, блок управления, вход которого соединен с выходом детектора, резистор, выводы которого охватывают ферритовое кольцо с обеих сторон и гальванически соединены между собой, биполярный транзистор, база которого подключена к выходу блока управления, коллектор транзистора соединен с общим для усилителя и цепи обратной связи проводником, а эмиттер транзистора образует выход цепи обратной связи, подключенный к входу усилителя [2]. Недостатком такого устройства регулирования амплитуды импульсов является малый динамический диапазон сигналов на выходе устройства регулирования, ограниченный амплитудой выходных импульсов, равной 10…15 В, что обусловлено малыми предельно допустимыми напряжениями база-эмиттер современных транзисторов [3].

Наиболее близким к заявляемому объекту по максимальному числу существенных признаков является устройство регулирования амплитуды однополярных импульсов, содержащее вход и выход устройства регулирования, биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с выходом устройства регулирования, а коллектор - с общим для всего устройства проводником, первый резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - со входом устройства регулирования, второй резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, потенциометр, первый крайний контакт которого соединен с источником питания, а второй крайний контакт - с общим для всего устройства проводником, и конденсатор, первый вывод которого соединен с подвижным контактом потенциометра, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, при этом база биполярного транзистора соединена с подвижным контактом потенциометра [4, рис.2]. Рассматриваемое устройство регулирования является частью более сложного объекта, предназначенного для работы на произвольную нагрузку и содержащего в своем составе кроме устройства регулирования включенный последовательно с ним эмиттерный повторитель [4, рис.2].

Недостатком устройства-прототипа является малый динамический диапазон сигналов на его выходе, ограниченный амплитудой выходных импульсов, равной 10…15 В, что обусловлено малыми предельно допустимыми напряжениями база-эмиттер современных биполярных транзисторов [3].

Задача, на достижение которой направлено предлагаемое решение, - создание устройства регулирования амплитуды высоковольтных однополярных импульсов, обеспечивающего высокий динамический диапазон сигналов на его выходе (до значений во много раз превышающих предельно допустимые напряжения база-эмиттер современных биполярных транзисторов).

Это достигается тем, что в устройство регулирования амплитуды однополярных импульсов, содержащее вход и выход устройства регулирования, биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с выходом устройства регулирования, а коллектор - с общим для всего устройства проводником, первый резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - с входом устройства регулирования, второй резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, потенциометр, первый крайний контакт которого соединен с источником питания, а второй крайний контакт - с общим для всего устройства проводником, и конденсатор, первый вывод которого соединен с подвижным контактом потенциометра, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, введен полупроводниковый диод, анод которого соединен с базой биполярного транзистора, а катод - с подвижным контактом потенциометра.

На фиг.1 и 2 представлены принципиальная электрическая схема предложенного устройства регулирования амплитуды высоковольтных однополярных импульсов и принципиальная электрическая схема макета такого устройства.

Устройство регулирования амплитуды высоковольтных однополярных импульсов содержит вход и выход устройства, биполярный транзистор 1, эмиттер которого соединен с выходом устройства, а коллектор - с общим для всего устройства проводником, первый резистор 2, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора 1, а второй вывод - с входом устройства, второй резистор 3, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора 1, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, потенциометр 4, первый крайний контакт которого соединяется с источником питания устройства, а второй крайний контакт - с общим для всего устройства проводником, конденсатор 5, первый вывод которого соединен с подвижным контактом потенциометра 4, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, полупроводниковый диод 6, анод которого соединен с базой биполярного транзистора 1, а катод - с подвижным контактом потенциометра 4.

Устройство регулирования амплитуды высоковольтных однополярных импульсов работает следующим образом. На подвижном контакте потенциометра 4 устанавливается постоянное напряжение, равное требуемой амплитуде импульсов на выходе устройства. В исходном состоянии полупроводниковый диод 6 закрыт. Поэтому постоянное напряжение с подвижного контакта потенциометра 4 не подается на базу биполярного транзистора 1 и поэтому может во много раз превышать предельно допустимое напряжение база-эмиттер биполярного транзистора 1. При подаче на вход устройства регулирования импульсов, имеющих амплитуду меньше, чем значение постоянного напряжения на подвижном контакте потенциометра 4, полупроводниковый диод 6 остается закрытым. Биполярный транзистор 1 также оказывается закрытым. В этом случае импульс, подаваемый на вход устройства, беспрепятственно проходит на его выход и поступает в нагрузку, подключаемую к выходу устройства, на которой выделяется импульсное напряжение, равное амплитуде входного импульса за вычетом напряжения, выделяемого на первом резисторе 2. Первый резистор 2 введен для ограничения предельного тока биполярного транзистора 1 при его открывании. При подаче на вход устройства регулирования импульсов, имеющих амплитуду, превышающую значение постоянного напряжения, установленного на подвижном контакте потенциометра 4, полупроводниковый диод 6 открывается, и на базе биполярного транзистора 1 устанавливается напряжение, равное напряжению на подвижном контакте потенциометра 4. Поэтому, как только амплитуда импульса на выходе устройства регулирования станет равной напряжению на подвижном контакте потенциометра 4, биполярный транзистор 1 открывается, препятствуя дальнейшему росту импульсного тока в нагрузке, поскольку напряжение на эмиттере биполярного транзистора 1 не может намного превышать напряжения на его базе.

Транзистор 1 на фиг.1 соответствует транзистору VT1 на фиг.2. Резистор 2 на фиг.1 соответствует резистору R2 на фиг.2. Резистор 3 на фиг.1 соответствует резистору R3 на фиг.2. Потенциометр 4 на фиг.1 соответствует потенциометру R1 на фиг.2. Конденсатор 5 на фиг.1 соответствует конденсатору С1 на фиг.2. Полупроводниковый диод 6 на фиг.1 соответствует полупроводниковому диоду VD1 на фиг.2.

Экспериментальное исследование макета устройства регулирования, принципиальная электрическая схема которого приведена на фиг.2, проводилось с использованием мощного импульсного усилителя, описанного в [5] и позволяющего получить на выходе амплитуду импульса до 100 В. В результате исследований установлено, что при работе на высокоомную нагрузку устройство регулирования позволяет изменять напряжение на нагрузке в пределах от 3 до 100 В. При работе на стандартную нагрузку 50 Ом импульсное напряжение на нагрузке регулируется в пределах 3…76 В. Макет устройства регулирования, реализованный по схеме прототипа, не позволяет получить на нагрузке импульсное напряжение более 17 В, что обусловлено пробоем перехода база-эмиттер транзистора.

Предложенное устройство регулирования амплитуды высоковольтных однополярных импульсов по сравнению с устройством-прототипом обеспечивает расширение динамического диапазона сигналов на его выходе до значений, во много раз превышающих предельно допустимые напряжения база-эмиттер современных биполярных транзисторов.

Источники информации

1. Пикосекундная импульсная техника / В.Н.Ильюшенко, Б.И.Авдоченко, В.Ю.Баранов и др. / Под ред. В.Н.Ильюшенко. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 368 с.

2. Титов А.А., Семенов А.В., Пушкарев В.П. Устройство защиты усилителя однополярных импульсов от перегрузки по току. / Патент РФ №2328818 - Опубл. 10.07.2008. Бюл. №19.

3. Петухов В.М. Полевые и высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой мощности и их зарубежные аналоги: Справочник. В 4-х томах. - М.: КУбК-а, 1997.

4. Титов А.А., Пушкарев В.П. Устройства управления амплитудой мощных импульсных сигналов // Электросвязь. - 2010. - №7. - С.44-46. - прототип.

5. Титов А.А., Пушкарев В.П., Авдоченко Б.И., Пелявин Д.Ю., Юрченко В.И. Импульсный СВЧ генератор на диоде Ганна // Электронная техника. Сер. СВЧ-техника. - 2010. - Вып.№3. - С.38-46.

Устройство регулирования амплитуды высоковольтных однополярных импульсов, содержащее вход и выход устройства регулирования, биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с выходом устройства регулирования, а коллектор - с общим для всего устройства проводником, первый резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - с входом устройства регулирования, второй резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, потенциометр, первый крайний контакт которого соединен с источником питания, а второй крайний контакт - с общим для всего устройства проводником, и конденсатор, первый вывод которого соединен с подвижным контактом потенциометра, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, отличающееся тем, что в него дополнительно введен полупроводниковый диод, анод которого соединен с базой биполярного транзистора, а катод - с подвижным контактом потенциометра.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к радиолокации, и может быть использовано в системах возбуждения СВЧ-генераторов на лавинно-пролетных диодах и диодах Ганна.

Передатчик свч с оптимальной установкой выходной мощности // 2463704

Изобретение относится к области передатчиков и может использоваться в качестве передатчика СВЧ мощности радиолокационных станций, использующих доплеровскую обработку сигналов.

Способ и система для коррекции dc и agc // 2458457

Способы и устройства для управления усилением при начальном захвате в системе связи // 2454016

Изобретение относится к системам связи. .

Устройство защиты полосового усилителя мощности от перегрузок // 2450426

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике радиосвязи, и может быть использовано в полосовых усилителях мощности передатчиков радиорелейной и сотовой связи, теле- и радиовещания.

Способ и устройство для повышения помехозащищенности приемника // 2448411

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано для повышения помехозащищенности приемника. .

Устройство и способ усиления сигналов радиосвязи // 2438231

Изменяющийся во времени уровень звукового сигнала с использованием изменяющейся во времени оценочной плотности вероятности уровня // 2433525

Изобретение относится к области обработки звуковых сигналов. .

Устройство управления амплитудой мощных импульсных сигналов // 2429558

Способ линеаризации амплитудных характеристик усилительного тракта радиосигнала // 2425439

Схема и способ управления мощностью в множестве каналов // 2487469

Изобретение относится к области технологий устройств связи и предназначено для управления мощностью в множестве каналов

Избирательный усилитель // 2488953

Избирательный усилитель на основе неинвертирующего усилителя тока // 2488955

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации

Высокочастотный усилитель с устройством стабилизации тока коллектора гетероструктурного биполярного транзистора // 2497271

Изобретение относится к области радиотехники и электроники. В частности к интегральным микросхемам на основе совмещенной гетероструктурной биполярной и КМОП (БиКМОП) технологии. Технический результат состоит в уменьшении вариаций коллекторного тока выходного транзистора при изменении рабочей температуры усилителя, сопротивления нагрузки и напряжения питания. Согласно изобретению этот технический результат достигается за счет сложения токов двух каналов управления, один из которых формирует составляющую пропорционально току опорного транзистора, а другой - составляющую, зависящую от разницы напряжений база - эмиттер выходного и опорного транзисторов. Для этого в устройство стабилизации тока коллектора выходного гетероструктурного биполярного транзистора введены дополнительно эмиттерный повторитель, второй опорный транзистор и два токораспределительных резистора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Высокочастотный усилитель с устройством стабилизации тока коллектора // 2509407

Изобретение относится к области радиотехники и электроники, в частности к интегральным микросхемам на основе совмещенной биполярной и КМОП (БиКМОП) технологии. Технический результат заключается в стабильности коэффициента усиления и защите выходного транзистора усилителя от перегрева. Согласно изобретению этот технический результат достигается за счет сложения токов двух каналов управления, один из которых формирует составляющую пропорционально току опорного транзистора, а другой - составляющую, зависящую от разницы напряжений база - эмиттер выходного и опорного транзисторов. Для этого в устройство стабилизации тока коллектора выходного транзистора введены дополнительно второй выход «токового зеркала» и дифференциальный усилитель с фильтром нижних частот. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство управления амплитудой высоковольтных импульсов // 2524864

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиолокации, и может быть использовано в системах возбуждения СВЧ-генераторов на лавинно-пролетных диодах и диодах Ганна. Технический результат заключается в повышении динамического диапазона управляемых сигналов, подаваемых на вход устройства управления (до значений, вдвое превышающих предельно допустимые напряжения коллектор-эмиттер современных биполярных транзисторов). Для этого предложено устройство управления амплитудой высоковольтных импульсов, содержащее вход и выход устройства управления, два биполярных транзистора, три резистора, два диода, два конденсатора и сдвоенные переменные резисторы. 2 ил.

Микширование аудиопотока с нормализацией диалогового уровня // 2526746

Изобретение относится к средствам микширования звуковых сигналов. Технический результат заключается в создании возможности регулирования пользователем микширования входных звуковых сигналов. Принимают основной входной звуковой сигнал. Принимают связанный входной звуковой сигнал. Соединяют связанный входной звуковой сигнал с основным входным звуковым сигналом. Принимают метаданные микширования, которые содержат информацию масштабирования, предназначенную для масштабирования основного входного звукового сигнала и которые определяют каким образом должны быть микшированы основной входной звуковой сигнал и связанный входной звуковой сигнал, для того чтобы генерировать сведенный звуковой сигнал на воспринимаемом уровне звука. Принимают входной сигнал баланса микширования, который указывает регулируемый баланс между основным входным звуковым сигналом и связанным входным звуковым сигналом. Идентифицируют преобладающий сигнал или как основной входной звуковой сигнал, или как связанный входной звуковой сигнал из информации масштабирования, предоставляемой метаданными микширования, и из входного сигнала баланса микширования, где соответствующий второй входной сигнал тогда идентифицируют как непреобладающий сигнал; и где преобладающий сигнал идентифицируют посредством сравнения входного сигнала баланса микширования с масштабным коэффициентом метаданных для основного входного звукового сигнала. Масштабируют непреобладающий сигнал относительно преобладающего сигнала. Объединяют масштабированный непреобладающий сигнал с преобладающим сигналом для выработки сведенного звукового сигнала. 5 н.з. и 33 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.

Устройство управления амплитудой высоковольтных однополярных импульсов // 2527750

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах возбуждения СВЧ-генераторов на лавинно-пролетных диодах и диодах Ганна. Достигаемый технический результат - расширение динамического диапазона управления амплитудой выходных высоковольтных однополярных импульсов до значений, вдвое превышающих предельно допустимые напряжения коллектор-эмиттер биполярных транзисторов. Устройство управления амплитудой высоковольтных однополярных импульсов содержит два биполярных транзистора, три резистора, два полупроводникового диода, два сдвоенных переменных резистора, два конденсатора. 2 ил.

Регулировка громкости на основании местоположения слушателя // 2553432

Изобретение относится к средствам регулировки громкости на основании местоположения слушателя. Технический результат заключается в осуществлении возможности регулирования громкости на основании местоположения слушателя. Идентифицируется местоположение одного или более громкоговорителей и отслеживается местоположение слушателя. Для каждого из одного или более громкоговорителей оценивается изменяющееся расстояние между данным громкоговорителем и слушателем. Громкость данного громкоговорителя автоматически регулируется в реальном времени на основании текущего расстояния между данным громкоговорителем и слушателем. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ автоматической регулировки усиления и устройство его реализующее (варианты) // 2556392

Изобретение относится к области радиоавтоматики и может быть использовано при построении систем автоматического управления уровнями сигналов в радиотехнических цепях различного назначения. Технический результат, достигаемый при использовании настоящей группы изобретений, состоит в повышении эффективности работы средств автоматической регулировки усиления, снижении нелинейных искажений в управляемых цепях за счет прямого контроля нелинейных искажений выходных сигналов. Особенностью способа является управление усилением по результатам определения в реальном времени уровня нелинейных искажений сигналов на выходе управляемой цепи. При этом основными функциональными частями устройства, реализующего способ, являются управляемый усилитель, измеритель нелинейных искажений случайных сигналов, блок сравнения и блок управления. 10 н. и 26 з.п. ф-лы, 6 ил.