Номер патента: 1506518

Авторы: Петренко, Устюгов

ZIP архив

Текст

(51) ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4219010/24-09 30.03.8707.09,89. Бюл. )( И.М. Петренко и 621.375.026(088. Патент США В 345 03 К 5/08, опуб 3(57) Изобретениетехнике и может игарифмических усбретения - повышефазовых характеристабильности коэ относится к радиоспользоваться в ло илителях. Цель изоние стабильности стик температурной ффициента усиления 2,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР.айва А 1 и уровня ограничения. Для достиженияцели введены три транзистора 9, 1 О, 11в диодном включении, именицие и-р-иструктуру, резистор 4 и источник 7стабильного тока. Источник питаниявыполнен со средней точкой, соединенной с общей шиной. Токозадающийэлемент выполнен в виде источника 8тока с переменным температурным коэффициентом и дополнительным выходом.Во всем динамическом диапазоне выходных сигналов транзистор 2 работает в линейном режиме, отсечка токаэммитера и насыщение отсутствуют,а это значит, что стабилизируютсяфазовые характеристики усилителяограничителя. 5 ил.3150651Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в логарифмических усилителях.Цель изобретения - повышение ста 5 бильности Фазовых характеристик, температурной стабильности коэффициента усиления и уровня ограничения,На Фиг. 1 представлена принципиальная схема усилителя-ограничителя, на Фиг. 2-4 - принципиальные электри" ческие схемы соответственно элемента базового смещения, источника стабильного тока и источника тока с переменным температурным коэф Фициентом усилителя-ограничителя; на фиг. 5 - график зависимости тока эмиттера выходного транзистора усилителя-ограничителя от изменения температуры. 20Усилитель-ограничитель (фиг,1) содержит входной транзистор 1, выходной транзистор 2, первый и второй резисторы 3 и 4, нагрузочный резистор 5, элемент 6 базового смещения, источник 25 7 стабильного тока, источник 8 тока с переменным температурным коэффициентом, первьй, второй, третий транзисторы 9-11 в диодном включении, положительная и отрицательная шины 30 12 и 13 источника питания, при этом элемент 6 базового смещения (фиг,2) выполнен на транзисторе 14, резисторе 15, катушке 16 индуктивности, источник 7 стабильного тока (фиг,3) выполнен на транзисторах 17 и 18, резисторах 19 и 20, стабилитроне 21, конденсаторе 22, источнике 8 тока с переменным температурным коэффиентом (фиг.4) выполнен на транзисто рах 23 и 24, диодной цепи 25 смещения, резисторах 26-31 и цепи 32 смещения, выполненной на резисторе 33, стабилитроне 34.Усилитель-ограничитель работает 45 следующим образом.При малом уровне входного сигнала, когда выполняется условиеБ сБф(1)вк К50 где Б - уровень ограничения усилиогртеля-ограничителя,П 6 - уровень входного сигналами К - коэффициент усиления усилителя-ограничителя.Усилитель-ограничитель работает в линейном режиме и его коэффициент усиления равен(2) с ок оэсргде К - коэффициент передачи эмитоктерного повторителя, выполненного на транзисторе 1;К - коэффициент передачи траноъзистора 2, включенного посхеме с общим эмиттером.Коэффициент передачи эмиттерного повторителя КопределяетсяК(3)ок К +ггде К - сопротивление первого реззистора 3;- сопротивление эмиттера транзистора 1; г жив э 1 11 сТеее еет- термический потенциал;- постоянная Больцмана;ч - заряд электрона;Т - абсолютная температура пошкале Кельвина,К 5К - а (4)гэ+ г э 9где К - сопротивление нагрузочногорезистора 5,г и г - сопротивления эмиттеровсоответственно транзисторов 2 и 9,Ют Юг = и гэг 1 э 9где 1 и 1 - токи эмиттера соотэг э 9ветственно транзисторов 2 и 9,Поскольку транзисторы 14 и 1 выбираются согласованными, то 0эиП , и потенциал эмиттера транзистора 1 всегда равен нулю, кроме того,согласованными являются транзисторы10, 2 и 11,9 поэтому справедливоравенство где 1 - ток источника 7 стабильного тока, пРичем 1 э 9 = 1 э н(6) эг эо = Ъо =угде 1 , 1, - токи выхода н дополнительного выхода исСопротивление эмиттеров транзисторов 10 и 11 на К, не влияют, так как выходное сопротивление источника 7 стабильного тока благодаря установке конденсатора 22 большой емкости для переменной составляющей равно нулю.Аналогично можно записать5 1506518точника 8 тока с пере 94менным температурнымкоэффициентом,В развернутом виде выражение (2) 5 ККгзапишется следующим образом:э 1 э К(12 1 эдс К 1 э, +СТ СТ(1 эг+1 э 9)1 сгде С =- константа,Ч 10Кз 1 эс К з(1 о+1 ъэ ) 1 эеКэ 1 э, +СТ СТ(1 эо+21 э 9) (8)Из (8) можно получить закон, покоторому должен изменяться ток,1 эо,15чтобы обеспечить стабильность Кпри изменении температуры окружающейсреды2 Кс С Т Т 2(Кд 1, +СТ+К 1 э, К 1 ээо = К,СТ(К,1+СТ)+К,1 К,1 э 9ээ 9 (9) Р 0В выражении (9) знак минус физического смысла не имеет и отражаетинвертирующее свойство схем с общимзмиттером. Зависимость (9) описывает монотонно возрастающую кривую,график которой качественно представлен на фиг, 5 (сплошная линия),Точное воспроизведение этой зависимости встречает серьезные трудности и приводит к громоздким схемнымрешениям, поэтому наиболее целесообразно заменить кривую фиг, 5 кусочно-линейной кривой, которая такжепредставлена на фиг. 5 (пунктирнойлинией) .Нестабильность К с, связанная снеточным воспроизведением зависимости (9) при аппроксимации двумя прямыми, не превышает 37 в температурном диапазоне от -60 до 100 С.Кусочно-линейную аппроксимациюобеспечивает источник 8 тока с переменным температурным коэффициентом (фиг.4). Ток на каждом иэ выходов источника 8 тока в случае равенства сопротивление нагрузки и резисторов 30 и 31 равен напряжение стабилизации стабилитрона 34;сопротивления регулировочных резисторов26 и 27 соответствен 11 Км 116 эг -131 гуэо 3гб 0 д К- БРэг 4(10) где К К - коеффициенты переда 98 г 9чи делителей, выполненных на переменных резисторах 28 и 29 соответственно; ноБ =пБ- падение напряжения в Ьг эцепи 25 из транзисторов в диодном включении;и - число транзисторов в.цепи 25,Настройка схемы (фиг,4) проиэво" дится следующим образом.При температуре, соответствующей Тпри помощи переменного рези- макс кстора 28 устанавливается падение напряжения на резисторе 26, величина которого определяется из условия Б =(и+1)(Тмакс -Тое ), (11) где Бг - падение напряжения нарезисторе 26,=2 мВ/град - температурный коэффициент напряжения базаэмиттер,Т- максимальная температуРа е"Т- температура переключеперРегулировкой резистора 26 устанавливают ток коллектора к г 3 моксвели чина которого определяется следующимобразом: кгэ макс эо макс кг 4 макс у (1 ) 1 к 2 э макс э 1 ъо мокс ю 1 кг 4 макс то 40 ки,соответствующие максимальной температуре. Далее регулировкой реэистра 29устанавливают падение напряжения на 45 резисторе 27 иэ условияЙ 2 . в.А Б 1007(13)Л Кгде К - температурный коэффициент,характеризующий наклон зависимости 50 (9) на участке от Тм до Т и имеющий размерность 7/град.Регулировкой резистора 27 устанавливают ток коллектора 1 кг моизусловия (12).Следует отметить, что настройку(схемы фиг, 4) не обязательно каждыйраз проводить при Т , а достаточно, используя методы статистическогоанализа, определить средний наклонзависимости (9) на участках от Т до Тпе и от Тпе 1 до Тмаиеу а настройку производить в нормальных условиях.5В большинстве случаев практического использования коэффициента усиления каскад логарифмического усилителя выбирается равным 10 дБ.В режиме ограничения, когда вы полняется условие, .(17)ьк К,усилитель-огр ничитель работает следукю 1 им образом. 15При подаче на вход усилителя-ограничителя положительного напряжения потенциал эмиттера транзистора 1 увеличивается, ток через резистор 9 возрастает. Иаксимальная величина положительной полуволны этого тока ограничена величиной тока через резистор 4, следовательно, максимальный уровень положительной полуволны сигнала на эмиттере транзистора 1 25 определяется выражением(18)где 1 - ток через транзистор 1 вЭрежиме покоя, равный току через резистор 4 (напряжение на резисторе 3 в режиме покоя равно нулю).Иаксимальная величина отрицательной полуволны напряжения на фрезисторе 3 определяется выражением(19) где 0 - уровень отрицательной повхлуволны входного сигнала, 40 и ограничена отрицательным напряжением источника питания и максимальным током коллектора транзистора 1, т.е. является величиной гораздо большей, чем реальные сигналы, поступающие на вход усилителя-ограничителя.Таким образом, на базу транзисто,ра 2 поступает сигнал, максимальное значение положительной полуволны которого ограничено значением Бэ Сопротивление резистора 5 и положительное напряжение источника питания выбираются таким образом, чтобы при сигнале на базе транзистора 2, равном Пэ этот транзистор работал в линейном режиме и не входил в насыщение, коэффициент усиления определяется из выражения (4). Следовательно, максимальное значение отрицательной полуволны выходного напряжения определяется выражениемОтрицательная полуволна сигнала на базе транзистора 2, определяемая из выражения (19), уменьшает потенциал его эмиттера, величина тока, отбираемая от источника 7 стабильного тока, тоже уменьшается (ток перераспределяется в цепь транзисторов 10, 1 1 в диодном включении) и при некотором входном сигнале эта величина тока становится равной нулю - ток через транзистор 9 в диодном включении прекращается (отсечка тока).Из-за наличия источника 8 ток эмиттера транзистора 2 не уменьшается до нуля, а становится равным току 1 . Величина этого тока выбирается из условия линейного режима работы транзистора 2.В режиме покоя без сигнала ток в цепи эмиттера транзистора 2 равен сумме токов 1 и 1 , таким образом, максимальное уменьшение тока эмиттера транзистора 2 равно току 1 при подаче на его базу отрицательного напряжения и максимальное значение положительной полуволны выходного напряжения определяется из выражения(21)Поскольку, кроме тогоф 1 э, 1 э К и Кот температуры практйчески не зависят, то стабильность уровня ограничения зависит в основном от стабильности К , т,е. от точности аппроксимации зависимости (9) и, не превышает ЗХ в диапазоне температур от -60 С до 100 С.Таким образом, во всем динамическом диапазоне выходных сигналов транзистор 2 работает в линейном режиме, отсечка тока эмиттера и насыщение отсутствует, а это значит, что стабилизируются фазовые характеристики усилителя-ограничителя.При реализации логарифмического усилителя на основе данного усилителя-ограничителя питание всех подобных каскадов логарифмического усилителя можно осуществить от одного источника 8 тока с переменным температурным коэффициентом, для этого+Ел Фиг. УСоставитель И. ВодяхинаС. Патрушева Техред М.Ходанич Коррект едак исова Заказ 5445/54 Тираа 884ВНИИПИ Государственного комитета по изо113035, Москва, Ж, Р ательский комбинат "Патент", г; Уагород, ул. Гагарина, 1 роиэводствен яйюур1 Подписноетениям и открытиям при ГКНТ ССская наб д. 4/5

Смотреть

Заявка

4219010, 30.03.1987

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ В-2965

ПЕТРЕНКО ИГОРЬ МИХАЙЛОВИЧ, УСТЮГОВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: H03G 11/00

Метки: усилитель-ограничитель

Опубликовано: 07.09.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1506518-usilitel-ogranichitel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Усилитель-ограничитель</a>

Похожие патенты