Устройство с выходной вольт-амперной характеристикой -типа

Союз Советски аСоцналмстическикРеспублик ОП ИСАНИЕ 744914ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 З) УДК 621.375. ,4; 621,372.57 (088.8) Опубликовано 30,06.80. Бюллетень24Дата опубликования описания 02,07,80 по дедам нзвбрвтвний и отврьпий(54) УСТРОЙСТВО С ВЫХОДНОЙ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЙ Х АРАКТЕРИСТИ КОЙ 5 -ТИ НА Изобретение относится к радиоэлектронной промышленности, в частности к устройствам с регулируемой вольт-ампернойхарактеристикой, которые могут бытьиспользайаны в качестве активного элемента в усилителях, устройствах импульсной техники, а также в стабилизаторахнапряжения.Известны устройства с выходнойвольч амперной характеристикой 6 -типа,осодержащие два транзистора разного типа проводимости с коллекторно-базовыми связями 1 к 2,Общим недостатком известных устройств является ограниченный диапазон15регулирования параметров выходнойвольч амперной характеристики.Ближайшим техническим решением кпредлагаемому изобретению являетсяустройство с выходной вольт-ампернойхарактеристикой 5 -типа, которое также содержит два транзистора разноготипа проводимости с коллекторными резисторами, подключенные между двумя.шинами питания, охваченные коллекторно- базовыми "резисторными связями, и резистор между одной из шин питания и соответствующим полюсом источника питания 1 31.Возможность регулирования параметров выходной вольт-амперной характеристики в этом устройстве ограничена, так как напряжение включения определяется напряжением пробоя транзисторов, а напряжение вьплючения - напряжениями на переходах транзисторов в режиме насыщения, и оба эти параметра слабо зависят от сопротивления резисторов. Изменения параметров элементов этого устройства не позволяет осуществить параллельный сдвиг выходной вольъамперной характеристики вдоль оси напряжений. 11 ель изобретения - получение параллельного сдвиге выходной вольт-амйерной характеристики вдоль оси напряжения5055 3 744Поставленная цель достигается тем, что в устройство с выходной вольт-амперной характеристикой Я -типа, содержащее два транзистора разного типа проводимости с коллекторными резисторами, подключенные между двумя шинами питания, охваченные коллекторно-базовыми резистивными цепями связи, и резистор, включенный между одной из шин питания и соответствуюшим полюсом источника питания, между базами транзисторов введен управляемый дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен с базой транзистора того же типа проводимости, а коллектор - с базой транзистора другого типа проводимости.С целью расширения функциональных возможностей, в устройство могут быть введены два дополнительных транзистора разного типа проводимости и резистор, подключенный между коллекторами дополнительных транзисторов, причем эмиттеры последних соединены с соответствующими шинами питания.Вместе с тем, с целью получения симметричного относительно полюсов источника питания выхода, вторая шина питания может быть подключена ко второму полюсу источника питания через резистор. На фиг. 1 изображена схема устройства с выходной вольт-амперной характеристикой 3 -типа, с включенным дополнительным транзистором; на фиг. 2 - то же, с двумя дополнительными транзисторами и резистором, включенным между их коллекторами; на фиг. 3 - то же, с резистором, включенным ме,кду второй шиной питания и вторым полюсом источника питания; на фиг. 4 приведены вольт-амперные характеристики устройства, поясняющие их формирование и параллельный сдвиг;.на фиг, 5 - вольт-амперные .характеристики, соответствуюшие отрицательному, положительному и нулевому выходному динамическому сопротивлению устройства.Устройство (см. фиг. 1) содержит два транзистора 1 и 1 а разного типа проводимости с коллекторными резисторами 2 и 2 а, подключенные между двумя шинами 3 и 4 питания, резисторы 5 и Ба коллекторно-базовых цепей связи и резистор 6 между шиной 3 питания и соответствующим полюсом источника питания 7, дополнительный транзистор 8, подключенный между базамитранзисторов 1 и 1 а.Устройство, изображенное на фиг. 2,содержит дополнительные транзисторы8 и 9 разного типа проводимости и резистор 10, подключенный между коллекторами дополнительных транзисторов 8и 9. При этом эмиттеры дополнительныхтранзисторов 8 и 9 соединены с соотщ ветствуюшими шинами 3 и 4 питания.В устройстве, представленном нафиг. 3, вторая шина 4 питания подключена к второму полюсу источника 11 питания через резистор 12.д Устройство работает следуюшим образом.Увеличение напряжения источника питания вызывает увеличение напряженияЙ между шинами 3 и 4 питания. Одна ко при малых напряжениях 4 все транзисторы устройства заперты. Дальнейшееувеличение напряжения источнйка питания и напряжения УИ вызывает открывание дополнительного транзистора 8.25 Транзисторы 1, 1 а откроются, когда напряжение ка резисторах 2, 2 а и 5, 5 а,обусловленное током дополнительноготранзистора 8 превысит напряжениеоткрывания переходов транзисторов 1, 1 а.Открывание транзисторов 1, 1 а приводитк увеличению тока - устройства, чтовызывает первый перегиб 13 его вольтамперной характеристики. Степень уве, личения тока 1 по мере увеличения 55 напряжения источника питания определяется соотношением между сопротивлениямиколлекторных резисторов 2,2 а и резисторов 5, 5 а цепи положительной обратной связи. Линейному режиму транзисто ров 1, 1 а соответствует второй участок14 вольт-амперной .характеристики устройства. Этот участок .характеризуетсявысокой линейностью зависимости токаустройства от напряжения Цщ на ф 5. шинах 3 и 4 питания. Динамическое выходное сопротивление устройства, соответствующее второму участку вольт-амперной характеристики, может быть отрицательным, положительным и в частном случае -нулевым (см. фиг. 5). Это зависит от соотнощения сопротивлений резисторов 2,2 а и 5,5 а.Дальнейшее увеличение тока устройства при возрастании напряжения питания обусловлено, в основном увеличением коллекторных токов транзисторов 1 1 а. Когда напряжение на коллекторных реаисторах 2, 2 а достигает напряжения744014 на переходах база-эмиттер транзисторов1, 1 а последние переходят в режим насьпцения. Переходу транзисторов 1, 1 ав режим насыщения соответствует второйперегиб 15 вольт-амперной характеристики, а режиму насыщения транзисторов 1,1 а - третий участок 16 вопьт-амперной.характеристики и положительное выходноединамическое сопротивление, величинакоторого приблизительно равна сопротивлению параллельной цепи из двух коллек ,торных резисторов 2, 2 а.Увеличение входного тока дополнительного транзистора 8 приводит к увеличению его коллекторного тока, протекающего через резисторы 2, 2 а и 5, 5 а.Этовызывает открывание транзисторов 1, 1 аи перегиб вольт вмперной характеристики устройства при меньшем напряжениина шинах 3 и 4 питания. Увеличениевходного тока дополнительного транзистора 8 незначительно изменяет его динамическое выходное сопротивление. Этоприводит к тому, что соотношение междуположительной и отрицательной обратными связями в устройстве с выходнойвольт-амперной характеристикой 3 -типа почти не зависит от входного токадополнительного транзистора 8. Динамическое выходное сопротивление предлагаемого устройства, соответствующеевторому участку его выходной вольт-амперной характеристики Д -типа, такжепочти не изменяется при изменении входного тока дополнительного транзистора 8, тем самым обеспечивается параллельный сдвиг вдоль оси напряжений выходной вопьт-амперной характеристики 5-типа предлагаемого устройства.Включение второго дополнительноготранзистора 9 и резистора 10 междуколлекторами дополнительных транзисто ров 8 и 9 позволяет осуществлять параллельный сдвиг выходной воль амперной характеристики устройства изменениемвходных токов любого из двух дополнительных транзисторов. Входные токи указанныхтранзисторов могут изменяться одновременно, если входные токи при этом имеют противоположные направления, их действие приводит к увеличению параллельного сдвига выходных вольт-амперных характеристик предлагаемого устройства. Если вторая шина 4 питания подключена к второму полюсу источника 11 пита- ния через резистор 12 (фиг. 3), выходное напряжение между 3 и 4 шинами питания становится симметричным относительно полюсов источников 7 и 11 питания.Таким образом, предлагаемое усчсройство выгодно отличается от известных возможностью параллельного сдвигавыходных вольт-амперных характеристиквдоль оси напряжений изменением управляющего тока -. Кроме того, устройство обладает воэможностью получе 10 ния отрицательного, положительного и нулевого динамического выходного сопротив.ления и изменения параметров выходныхвольт-амперных .характеристик в широкихпределах. Указанные преимущества позво ляют использовать его не только в традиционных для устройств с вольт-амперной характеристикой . -типа пороговых,ключевых и импульсных устройствах, нои в усилительной технике и стабилизато рах напряжения. Схематические решениядля различных устройств в большинствепрактических случаев оказываются одинаковыми или близкими, что открываетбольшую возможность для унификации 25 узлов радиоэлектронной аппаратуры. Различные радиоэлектронные устройства, построенные на базе предлагаемого устройства, имеют определенные преимуществаперед известными.ЭО В усилителях на предлагаемых устройствах возможно увеличение коэффициента усиления за счет совместногоиспользования отрицательного выходногодинамического сопротивления и параллель, ного сдвига выходных вольт-ампеных характеристик вдоль оси напряжений.Коэффициент усиления таких усилителейравен4 О где/Е= И 4 Ч (Ф)- коэффициент усиления,обусловленный отрицательным динамическим выходным сопротивлением 0 д . и сопротивлением резистора , включенного между шиной питания и полюсом45 источника питания, а =йод,/а Щ -коэффициент усиления, обусловленныйпараллельным сдвигом вольч ампернойхарактеристики (при входном сигналед Щ и соответствующем ему измене О днии напряжения включения - д Яфр)предпагаемого устройства.Усилители, построенные на предлагаемых устройствах, обладают близкимк нулю выходным сопротивлением.У таких усилителей остаются неизменными коэффициент усиления и выходное напряжение при изменении напряжения источника питания и сопротивления нагрузки в некоторых допустимых пределах.Параметрич ески е стабилизаторы постоянного напряжения, выполненные на предлагаемом устройстве с близким к нулю выходным динамическим сопротивлением, обладают малым выходным сопротивлением и большим коэффициентом стабилизации, просты и надежны в работе, не требуют зашиты от перегрузок по току. Преимуществом таких параметрических стабилизаторов является также возможность регулирования выходного напряжения и компенсации изменений выходного найряжения.Пороговые устройства, построенные на предлагаемом устройстве просты и обладают малым гистереэисом, который обычно не превышает единиц мВ. Это обьясняется тем, что при совместном использовании отрицательного сопротивления и параллельного сдвига вольтамперных характеристик вдоль оси напряжений управляющим сигналом предлагаемое устройство обладает большим коэффициентом усиления по напряжению. который достигает нескольких тысяч.Введение второго дополнительного транзистора и резистора между коллекторами дополнительных транзисторов в предлагаемое устройство позволяет использовать двойное управление, что еше более расширяет область его использования. В частности, оказывается возможным построение на нем дифференциальных усилителей.Подключение второй шины питания к второму полюсу источника питания позволяет получать выход, симметричный относительно полюсов источника питания, без использования дополнительных устройств.формула и э о б р е т е н и я1. Устройство с выходной вольт-амперной характеристикой 5 -типа, содержашее два транзистора разного типапроводимости с резисторами в коллекторных цепях, включенные между двумя шинами питания, коллекторно-базовые резистивные цепи связи и резистор междуодной из шин питания и соответствующимполюсом источника питания о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью получения параллельного сдвига выход ной вольт-аМперной характеристики, между базами транзисторов введен управляемый дополнительный транзистор, эмиттеркоторого соединен с базой транзисторатого же типа проводимости, а коллектор - 15 с базой транзистора другого типа проводимостии.2. Устройство по п. 1, о т л и. ч а ю ш е е с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей, що введены два дополнительных транзистораразного типа проводимости и резистор,подключенный между коллекторами дополнительных транзисторов, причем змиттеры последних соединены с соответствую шими шинами питания3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью получения симметричного относительно полюсов источника питания выхода, вторая ЗО шина питания подключена к второму полюсу источника питания через резистор.П р и о р и т е т по п,2 04.05.73П р и о р и т е т поп. 3 03.08.7335 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Чжоу В. ф. Принципы построениясхем на жуйнельных диодах, М., Мир,1966, с. 93-95.2. фЯес 1 юлю, 1969, % 7.3. Будинский Я. Транзисторные переключающие схемы М., "Связь",. 1965, 45 с. 359, рис. 266 (прототип).744914 Редактор аз 3831/21 Тираж 99 Ш 1 ИИПИ Государственного ко по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Рау5 Подписноемитета СССРкрытийшская наб., д. 4/5 Ужгород, ул. Проектная,ал ППП "Патент Составитель В. Чичкин Веселовская Техред А. Щепанская Корректор В, Син