Способ защиты входа операционного усилителя от перегрузок

Авторы патента:

Орлов Павел Сергеевич (RU)

Базурин Дмитрий Альбертович (RU)

Орлов Сергей Павлович (RU)

Шабров Сергей Евгеньевич (RU)

Степанов Аркадий Степанович (RU)

H03F1/54 - Усилители (измерения и испытания G01R; оптические параметрические усилители G02F; схемы на лампах с вторичной эмиссией H01J 43/30; мазеры, лазеры H01S; регулирование усиления H03G; устройства связи, независимые от типа усилителя, делителя напряжения, H03H; усилители, используемые только для усиления импульсов, H03K; промежуточные усилители для линий связи H04B 3/36, H04B 3/58; применение усилителей речи в устройствах телефонной связи H04M 1/60, H04M 3/40)

Владельцы патента RU 2489799:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ярославская государственная сельскохозяйственная академия (RU)

Изобретение относится к вычислительной и микропроцессорной технике и предназначено для защиты электронной аппаратуры от выхода из строя вследствие перенапряжений на линиях передачи сигналов. Для ограничения входного тока применен катодный повторитель на вакуумном триоде с высоким внутренним сопротивлением, а ограничение входного напряжения достигается подачей сигнала на вход операционного усилителя с резистора, включенного в катодную цепь катодного повторителя. Высокое внутреннее сопротивление вакуумной приемно-усилительной лампы обеспечивает эффективную преграду проникновению на вход электронной аппаратуры больших токов и высоких напряжений. Включение на входе операционного усилителя приемно-усилительной вакуумной лампы по схеме катодного повторителя, работающего в режиме усиления тока, позволяет увеличить нагрузочную способность линий передачи сигналов. Высокая линейность катодного повторителя обеспечивает технический результат - высокое качество передачи сигнала. Ограничение входного напряжения сигнала достигается подачей напряжения на вход операционного усилителя с сопротивления, включенного в катодную цепь катодного повторителя. В случае проникновения в линии связи импульсных напряжений, превышающих параметры электрической прочности электронно-вакуумной лампы, происходит электромеханическое разрушение последней, что также препятствует проникновению высоковольтных импульсов на вход электронной аппаратуры. Все это обеспечивает эффективную преграду проникновению на вход электронной аппаратуры больших токов и высоких напряжений, повышая надежность ее работы.

Известен искровой разрядник - двух- или трехэлектродный газоразрядный прибор с холодным катодом, резко изменяющий свою электрическую проводимость при возникновении электрического разряда между электродами под действием приложенного импульсного напряжения, предназначенный для защиты аппаратуры и линий связи от опасных перенапряжений при грозовых или других разрядах [Искровой разрядник // Политехнический словарь // Под ред. А.Ю. Ишлинского. М., Советская энциклопедия, 1989 г. С.201].

Существенным недостатком искрового разрядника является то, что он предназначен только для защиты от пробоя изоляции, поскольку его напряжение пробоя ниже напряжения пробоя изоляции, в то время как напряжение пробоя электронных устройств на 1-2 порядка ниже напряжения пробоя изоляции.

В электронной технике: в измерительных приборах, в импульсной технике для формирования и преобразования импульсов применяется ограничитель - устройство, обеспечивающее постоянство уровня выходного напряжения при значениях входного напряжения, выходящих за пределы порога ограничения [Ограничитель // Политехнический словарь // Под ред. А.Ю. Ишлинского. М., Советская энциклопедия, 1989 г. С.342].

Серьезным недостатком существующих ограничителей является то, что они не обеспечивают защиту аппаратуры и линий связи от опасных перенапряжений при грозовых или других разрядах.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является защита входа операционного усилителя от перегрузок по току резистором и по напряжению включенными встречно-параллельно диодами между сигнальным проводом и землей [Универсальный измерительный прибор. Под ред. А.В. Гороховского // Радио №8, 1990, с.76-77].

К сожалению, данный способ защиты также обладает существенными недостатками:

1. включение резистора на входе операционного усилителя снижает его чувствительность;

2. прохождение через диоды импульса высокого напряжения, приводит к выводу диодов из строя: как плавкие вставки выгорают тонкие соединительные проводники от анодного вывода диода до кристалла, сопротивление диодов становится близким к бесконечности и длинные высоковольтные импульсы проникают на вход операционного усилителя, выводя его из строя.

Задача изобретения - защита электронной аппаратуры от выхода из строя вследствие перенапряжений на линиях передачи сигналов.

Поставленная задача достигается способом защиты входа операционного усилителя от перегрузок по току и по напряжению причем, для ограничения входного тока применен катодный повторитель на вакуумном триоде с высоким внутренним сопротивлением, а ограничение входного напряжения достигается подачей сигнала на вход операционного усилителя с резистора, включенного в катодную цепь катодного повторителя.

Новые существенные признаки:

1) высокое внутреннее опротивление вакуумной приемно-усилительной лампы обеспечивает эффективную преграду проникновению на вход электронной аппаратуры больших токов и высоких напряжений;

2) включение на входе операционного усилителя приемно-усилительной вакуумной лампы по схеме катодного повторителя, работающего в режиме усиления тока позволяет увеличить нагрузочную способность линий передачи сигналов;

3) высокая линейность катодного повторителя обеспечивает высокое качество передачи сигнала;

4) ограничение напряжения сигнала достигается подачей напряжения на вход операционного усилителя с сопротивления, включенного в катодную цепь катодного повторителя;

5) вакуумная приемно-усилительная лампа, обладающая высокой электрической прочностью обеспечивает надежную защиту от проникновения высоких напряжений на вход операционного усилителя.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяются испрашиваемый объем правовой охраны.

Получение технического результата изобретения достигается тем, что включение во входную цепь операционного усилителя катодного повторителя, выполненного на вакуумной приемно-усилительной лампе обеспечивает эффективную преграду проникновению на вход электронной аппаратуры по линиям передачи управляющих сигналов больших токов, и высоких напряжений, вызванных короткими замыканиями и электромагнитными наводками, возникающими в результате переключений и грозовых разрядов, не снижая чувствительности аппаратуры. Этому способствует высокое внутреннее сопротивление вакуумной приемно-усилительной лампы, ее высокая электрическая прочность и высокое входное сопротивление в режиме работы в качестве катодного повторителя. В случае проникновения в линии связи импульсных напряжений, превышающих параметры электрической прочности электронно-вакуумной лампы, происходит электромеханическое разрушение последней, что также препятствует проникновению высоковольтных импульсов на вход электронной аппаратуры. Все это обеспечивает эффективную преграду проникновению на вход электронной аппаратуры больших токов и высоких напряжений, повышая надежность ее работы.

Высокая линейность катодного повторителя практически не вносит искажений при передаче сигнала, что не снижает эксплуатационных характеристик аппаратуры. Включение приемно-усилительной вакуумной лампы по схеме катодного повторителя, работающего в режиме усиления тока позволяет увеличить нагрузочную способность линий передачи сигналов.

Приемно-усилительная вакуумная лампа включается в разрыв линии связи. Сигнал из линии связи подается на управляющую сетку лампы и усиливается по току. На анод лампы подается напряжение + (25-250) В. С точки соединения катодного сопротивления с катодом лампы выходное напряжение катодного повторителя подается на вход операционного усилителя. К свободному (нижнему, заземленному) выводу резистора, включенному в катодную цепь лампы, подключается отрицательный зажим источника питания анодного напряжения электронно-вакуумной лампы. На нить накала подается напряжение накала.

Способ защиты входа операционного усилителя от перегрузок по току и по напряжению, отличающийся тем, что для ограничения входного тока применен катодный повторитель на вакуумном триоде с высоким внутренним сопротивлением, а ограничение входного напряжения достигается подачей сигнала на вход операционного усилителя с резистора, включенного в катодную цепь катодного повторителя.

Изобретение относится к многопортовым усилителям и может быть использовано в системе спутниковой связи. .

Источник опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны // 2488874

Инструментальный усилитель с периодической коррекцией дрейфа // 2480893

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для периодической компенсации дрейфа нуля в усилителях при усилении малых напряжений и измерительных сигналов от источников с большим выходным сопротивлением.

Предоконечный усилитель промежуточной частоты // 2476987

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве буферного усилителя "малой" мощности в приемо-передающих устройствах, в которые устанавливают перед оконечными усилителями, для получения максимальной выходной мощности.

Способ компенсации искажения сигнала в излучающей полезной нагрузке // 2467467

Изобретение относится к способу компенсации искажения сигнала в излучающей полезной нагрузке. .

Способ формирования опорного напряжения // 2466493

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам формирования опорного напряжения, и может быть использовано при создании источников стабильного напряжения постоянного тока.

Линейный свч усилитель // 2453984

Изобретение относится к вычислительной технике. .

Устройство ввода и совмещения корректируемых и корректирующих сигналов на входах модуляторов-корректоров // 2444113

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области линейного усиления амплитудно-модулированных сигналов, и может быть применено в системах линеаризации характеристик усилителей мощности.

Комбинированный усилитель, радиостанция и способ повышения кпд комбинированного усилителя // 2437206

Изобретение относится к комбинированному усилителю (3, 4, 120), радиостанции (100), включающей в себя такой комбинированный усилитель, и к способу повышения кпд такого комбинированного усилителя в частности.

Широкополосный усилитель с парафазным выходом // 2436225

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, широкополосных усилителях систем связи, фазорасщепителях и т.п.).

Малошумящий полосовой балансный усилитель свч // 2493647

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнике и может быть использовано в области радиосвязи и радиолокации. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом малошумящем полосовом балансном усилителе СВЧ, содержащем два однокаскадных транзисторных усилителя, включенных между входным и выходным каскадно-соединенными трехдецибельными направленными ответвителями, выходы транзисторных усилителей подключены к входам выходного трехдецибельного направленного ответвителя через линии передачи, соединенные последовательно с полосно-пропускающими фильтрами, отражающими энергию за пределами полосы пропускания, причем фазовый набег ϕ каждой линии передачи на частоте, расположенной в области подъема АЧХ входных согласующих цепей транзисторных усилителей, составляет φ = [ a r c t g ( − j X f j Z ) + a r c t g ( − j X T j Z ) ] Технический результат заключается в существенном улучшении интермодуляционной избирательности радиоприемников при сохранении высокой чувствительности. 3 ил.

Электронное устройство со смещением усилителя мощности, зависимым от скорости данных // 2494530

Настоящее изобретение относится к схеме беспроводной связи. Беспроводная схема в электронном устройстве содержит схему выходного усилителя мощности для усиления передаваемых сигналов радиочастоты. Схема усилителя мощности запитана с использованием напряжения смещения. Амплитуда напряжения смещения избирательно понижена для экономии потребления. Схема управления содержит таблицу заданных значений напряжений смещения, используемую в различных условиях. Эти условия содержат требуемые выходные мощности, определяемые качеством канала связи, статус режима передачи, и требуемые скорости передачи данных. Когда качество канала является низким или когда требуются высокие скорости передачи данных, напряжение смещения поддерживается на сравнительно высоком уровне для обеспечения того, что усилитель мощности работает линейно и не проявляет излишних шумов. Технический результат заключается в экономии потребляемой мощности при понижении напряжения смещения, когда качество канала является высоким или скорости передачи данных являются низкими. 8 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Балансный усилитель свч // 2506693

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве приемного усилителя активных фазированных антенных решеток (АФАР) со встроенной системой тестирования и калибровки, где требуются высокие показатели чувствительности. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей за счет ограничения мощности входного сигнала и переключения входного сигнала на калибровочный сигнал без ухудшения чувствительности по входному сигналу. Балансный усилитель СВЧ содержит два идентичных по параметрам усилителя, включенных между каскадно-соединенными входным и выходным трехдецибельными направленными ответвителями, балластная цепь входного трехдецибельного направленного ответвителя содержит узел ввода калибровочного сигнала, а каждое выходное плечо выходного трехдецибельного направленного ответвителя через управляемый переключатель может быть подключено либо на выход балансного усилителя СВЧ, либо к согласованной балластной нагрузке, при этом идентичные по параметрам усилители на своих входах содержат ограничители мощности отражательного типа. 3 ил.

Устройство обработки сигналов и способ обработки сигналов // 2510128

Изобретение относится к области формирования предыскажений для радиочастотных усилителей и может использоваться в приемных устройствах. Достигаемый технический результат - осуществление предварительного предыскажения для эффективной обработки входного сигнала, компенсации нелинейных эффектов усилителя. Устройство обработки сигналов для обработки входного сигнала содержит усилитель, понижающий преобразователь, который выполнен с дополнительной возможностью адаптации характеристики предварительного искажения на основе первого сигнала с пониженной частотой и второго сигнала с пониженной частотой. 3 н. и 11 з. п. ф-лы, 4 ил.

Высокоэффективный шим-модулятор для линейной модуляции высокочастотных усилителей мощности ключевого режима // 2522881

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в усилителях мощности передатчиков. Достигаемый технический результат - повышение энергетической эффективности и повышение линейности. Модулятор для высокочастотных усилителей мощности ключевого режима содержит усилитель огибающей, ШИМ-преобразователь, высоковольтный выходной каскад, выходной фильтр нижних частот, драйвер выходного каскада, который обеспечивает модуляцию высоковольтного выходного каскада и гальваническую развязку между ШИМ-преобразователем с низким напряжением питания и высоковольтным выходным каскадом. 4 ил.

Быстродействующий истоковый повторитель напряжения // 2530263

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в различных аналоговых устройствах на полевых и биполярных транзисторах в качестве выходного (буферного) усилителя. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот ИПН при наличии емкости на выходе Сн, а также уменьшение времени установления переходного процесса при импульсном изменении входного напряжения. Быстродействующий истоковый повторитель напряжения содержит первый (1) входной полевой транзистор, затвор которого подключен ко входу (2) устройства, сток соединен с первой (3) шиной источника питания, а исток связан со второй (4) шиной источника питания через токостабилизирующий двухполюсник (5) и подключен к выходу устройства (6), паразитную емкость нагрузки (7), включенную по переменному току между выходом устройства (6) и общей шиной источников питания (8). В схему введен дополнительный неинвертирующий усилитель напряжения (9), вход которого соединен с выходом устройства (6), а выход подключен к истоку первого (1) входного полевого транзистора через дополнительный конденсатор (10). 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Широкополосный усилитель мощности с малым уровнем нелинейных искажений и шумов // 2536378

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат заключается в уменьшении уровня нелинейных искажений и шумов в цепи нагрузки широкополосного усилителя мощности с инвертирующим выходным каскадом. Широкополосный усилитель мощности с малым уровнем нелинейных искажений и шумов содержит инвертирующий выходной каскад, вход которого связан со входом устройства и источником входного напряжения, цепь нагрузки, подключенную к выходу устройства, связанному с выходом инвертирующего выходного каскада. Вход инвертирующего выходного каскада связан со входом устройства и источником входного напряжения через первый дополнительный резистор, между входом и выходом устройства включены последовательно соединенные второй и третий дополнительные резисторы, общий узел которых подключен ко входу неинвертирующего корректирующего каскада, токовый выход которого соединен со входом инвертирующего выходного каскада. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Резервированный усилитель мощности бортовой аппаратуры командно-измерительной системы // 2541891

Изобретение относится к передающим устройствам и может найти применение в бортовой аппаратуре командно-измерительных систем (БА КИС) космических аппаратов. Технический результат заключается в уменьшении массы и снижении энергопотребления. Резервированный усилитель мощности (РУМ) для БА КИС содержит разветвитель с несколькими входами, каждый выход которого соединен с входом одного из двух маломощных усилителей, выходы которых соединены с входами двух мощных усилителей через устройство перекрестного резервирования, и три выхода РУМ, два из которых являются выходами мощных усилителей, при этом каждый маломощный и каждый мощный усилитель подключены к своему источнику вторичного электропитания, каждый из которых включается внешней командой. В качестве устройства перекрестного резервирования применен переключатель, содержащий два входа, которые коммутируются синхронно: либо первый его вход к первому его выходу, соединенному с входом одного мощного усилителя, а второй его вход ко второму выходу переключателя, являющемуся вторым выходом РУМ, либо первый вход ко второму его выходу, а второй вход к третьему выходу, соединенному с входом второго мощного усилителя. 1 ил.

Транзисторный усилитель с параллельным управлением // 2546066

Изобретение относится к области транзисторных усилителей электрических сигналов. Технический результат заключается в снижении нелинейных интермодуляционных и других видов искажений, ограничении их спектра, расширении диапазона входных сигналов и повышении КПД транзисторного усилителя. Технический результат достигается за счет того, что в усилителе с параллельным управлением резистор, включенный между коллектором нижнего транзистора и эмиттером верхнего транзистора, заменен на двухполюсник, характеристика ток - падение напряжения которого является функцией, обратной по отношению к функции, описывающей передаточную характеристику нижнего транзистора. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации // 2552175

Изобретение относится к областям радиосвязи, радиолокации, радионавигации и может быть использовано для создания устройств усиления и частотной демодуляции. Достигаемый технический результат - увеличение линейного участка частотной демодуляционной характеристики и увеличение динамического диапазона. Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов основан на использовании устройства, которое выполняют из цепи прямой передачи в виде трехполюсного нелинейного элемента, четырехполюсника, цепи внешней обратной связи, фильтра нижних частот, разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, выполнении условий согласования цепи прямой передачи с цепью внешней обратной связи, условий согласования цепи внешней обратной связи с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, преобразовании частотно-модулированного сигнала в амплитудно-частотно-модулированный сигнал на левом склоне амплитудно-частотной характеристики, расщеплении спектра амплитудно-частотно-модулированного сигнала на низкочастотные и высокочастотные составляющие с помощью трехполюсного нелинейного элемента, выделении низкочастотной составляющей с помощью фильтра нижних частот, при этом четырехполюсник выполняют резистивным, а значения его параметров выбирают в соответствии с заданными математическими выражениями. 2 н.п. ф-лы, 3 ил. .