Устройство с выходной вольт-амперной характеристикой -типа

Устройство с выходной вольт-амперной характеристикой -типа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскна

Соцналнстическнв

Республнк

ОПИСАНИЕ < 744914

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено25. 12.72 (21) 1862153/18-09 (51) M. Кд, с присоединением заявок № 1918046/18-09 и 1951877/18-09 (23) Приоритет—

Гааударвтввнный комитет

СССР

Н 03 f 3/18 (53) УДК 621.375. .4:621.372.57 (088.8) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 02.07.80 пп девам нзвбрвтвний и открытий (72) Авторы изобретения E. Н. Баскаков, В. В. Смирнов и Л. Н. Степанова (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО С ВЫХОДНОЙ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКОЙ 5 -THIIA

Изобретение относится к радиоэлектронной промышленности, в частности к устройствам с регулируемой вольт-амперной характеристикой, которые могут быть использованы в качестве активного элемента в усилителях, устройствах импульсной техники, а также в стабилизаторах напряжения.

Известны устройства с выходной вольтамперной характеристикой с -типа, 10 содержашие два транзистора разного типа проводимости с коллекторно-базовыми связями (1)ц (2) .

Обшим недостатком известных устройств является ограниченный диапазон

15 регулирования параметров выходной вольтамперной характеристики.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство с выходной вольт-амперной характеристикой 5 -типа, которое также содержит два транзистора разного типа проводимости с коллекторными резисторами, подключенные между двумя.шинами питания, охваченные коллекторнобазовыми "резисторными связями, и резистор между одной из шин питания и соответствуюшим полюсом источника питания (3g.

Возможность регулирования параметров выходной вольт-амперной характеристики в этом устройстве ограничена, так как напряжение включения определяется напряжением пробоя транзисторов, а напряжение вьп лючения — напряжениями на переходах транзисторов в режиме насышения, и оба эти параметра слабо зависят от сопротивления резисторов. Изменения параметров элементов

I этого устройства не позволяет осуществить параллельный сдвиг выходной вольт амперной характеристики вдоль оси напряжений.

1(ель изобретения — получение параллельного сдвиге выходной вольт-амйерной характеристики вдоль оси напряжения

3 744

Поставленная 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 получет ния 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 Л -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, соответствующие отрицательному, по ожительному 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 2а, 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 тран50

Динамическое выходное сопротивление устройства, соответствующее второму участку вольт-амперной характеристики, может быть отрицательным, положительным и в частном.елуча -нулевым (см. фиг. 5). Это зависит от соотношения сопротивлений резисторов 2,2а и 5,5а.

Дальнейшее увеличение тока устройства при возрастании напряжения питания обусловлено, в основном, увеличением коллекторных токов транзисторов 1, lа.

Когда напряжение на коллекторных реаисторах 2, 2 а достигает напряжения

914 зистор 8, подключенный между базами транзисторов 1 и l a, Устройство, изображенное на фиг. 2, содержит дополнительные транзисторы

8 и 9 разного типа проводимости и резистор 10, подключенный между коллекторами дополнительных транзисторов 8 и 9. При этом эмиттеры дополнительных транзисторов 8 и 9 соединены с cocvrщ ветствуюшими шинами 3 и 4 питания.

B устройстве, представленном на фиг. 3, вторая шина 4 питания подключена к второму полюсу источника 11 питания через резистор 12. д Устройство работает следующим образом.

Увеличение напряжения источника питания вызывает увеличение напряжения

Й 4 между шинами 3 и 4 питания. Одна20 ко при малых напряжениях@Я все транзисторы устройства заперты. Дальнейшее увеличение напряжения источнйка питания и напряжения Й ц вызывает открывание дополнительного транзистора 8.

Транзисторы 1, l а откроются, когда напряжение ка резисторах 2, 2а и 5, 5а, обусловленное током дополнительного .транзистора 8„ превысит напряжение открывания переходов транзисторов 1, la.

Открывание транзисторов 1, lа приводит к увеличению тока -f устройства, что вызывает первый перегиб 13 его вольтамперной .характеристики. Степень уве, личения тока по мере увеличения напряжения источника питания определяется соотношением между сопротивлениями коллекторных резисторов 2,2а и резисторов 5, 5а цепи положительной обратной связи. Линейному режиму транзисто40 ров 1, la соответствует второй участок

14 вольт-амперной .характеристики устройства. Этот участок .характеризуется высокой линейностью зависимости тока устройства от напряжения ф щ на

45.. шинах 3 и 4 питания.

744914 на переходах база-эмиттер транзисторов

1, l а последние переходят в режим насыщения. Переходу транзисторов 1, la в режим насыщения соответствует второй перегиб 15 вольт-амперной характеристики, а режиму насыщения транзисторов 1, la — третий участок 16 вольт-амперной .характеристики и положительное выходное динамическое сопротивление, величина которого 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, 2а и 5, 5 а. Это вызывает открывание транзисторов 1, l a и перегиб вольт вмперной характеристики устройства при меньшем напряжении на шинах 3 и 4 питания. Увеличение входного тока дополнительного транзистора 8 незначительно изменяет его динамическое выходное сопротивление. Это приводит к тому, что соотношение между положительной и отрицательной обратными связями в устройстве с выходной вольт-амперной характеристикой 3 -типа почти не зависит от входного тока дополнительного транзистора 8. Динамическое выходное сопротивление предлагаемого устройства, соответствующее второму участку его выходной вольт-амперной характеристики,7 -типа, также почти не изменяется при изменении входного тока дополнительного транзистора

8, тем самым обеспечивается параллельный сдвиг вдоль оси напряжений выходной вольт-амперной характеристики,5 -типа предлагаемого устройства.

Включение второго дополнительного транзистора 9 и резистора 10 между коллекторами дополнительных транзисто-. ров 8 и 9 позволяет осуществлять параллельный сдвиг выходной вопыамперной характеристики устройства изменением входных токов любого из двух дополнительных транзисторов. Входные токи указанных транзисторов могут изменяться одновременно, если входные токи при этом имеют противоположные направления, их действие приводит к увеличению параллельного сдвига выходных вольт-амперных характеристик предлагаемого устройства.

30 ройствах возможно увеличение коэффициента усиления за счет совместного использования отрицательного выходного динамического сопротивления и параплельЗБ, ного сдвига выходных вольт-ампе ных характеристик вдоль оси напряжений.

Коэффициент усиления таких усилителей равен

40 rack »- ll? ll((/@/)- коэффициент усиления, обусловленный отрицательным динамическим выходным сопротивлением R 9 . и сопротивлением резистора, включенного между шиной питания и полюсом источника питания, а /(» = Q Rg /4 Щ.— коэффициент усиления, обусловленный параллельным сдвигом вольчамперной характеристики (при входном сигнале° Я4. и соответствующем ему изменем нии напряжения включения — д Яфр) предлагаемого устройства.

Усилители, построенные на предлаЕсли 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 пи- тания.

Таким образом, предлагаемое ус ройство выгодно отличается от известных возможностью параллельного сдвига выходных вольт-амперных характеристик вдоль оси напряжений изменением управляющего тока - » . Кроме того, устройство обладает воэможностью получе10 ния отрицательного, положительного и нулевого динамического выходного сопротивления и изменения параметров выходных вольт-амперных .характеристик в широких пределах. Указанные преимущества позволяют использовать его не только в традиционных для устройств с вольт-амперной характеристикой -> -типа пороговых, ключевых и импульсных устройствах, но и в усилительной технике и стабилизаторах напряжения. Схематические решения для различных устройств в большинстве практических случаев оказываются одинаковыми или близкими, что открывает большую возможность для унификации узлов радиоэлектронной аппаратуры. Различные радиоэлектронные устройства, построенные на базе предлагаемого устройства, имеют определенные преимущества перед известными.

В усилителях на предлагаемых устгаемых устройствах, обладают близким к нулю выходным сопротивлением.

У таких усилителей остаются неиэменными коэффициент усиления и выход» ное напряжение при изменении напряжения источника питания и сопротивле

744914 ния 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. Преимушеством 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 испопьзовании отрицательного сопротивления и параллельного сдвига вольтамперных характеристик вдоль оси напряжений управляюшим 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 я

1. Устройство с выходной вольт-амперной характеристикой 5 -типа, содержашее два транзистора разного типа проводимости с резисторами в коллекторных цепях, включенные между двумя шинами питания, коллекторно-базовые резистивные цепи связи и резистор между одной из шин питания и соответствуюшим полюсом источника питания, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью получения параллельного сдвига выходip ной вольт-амперной характеристики, между базами транзисторов введен управляемый дополнительный транзистор, эмиттер которого соединен с базой транзистора того же типа проводимости, а коллектор—

l5 с базой транзистора другого типа проводи мости.

2. Устройство по п. 1, о т л и. ч а ю ш е е с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей, gp введены два дополнительных транзистора разного типа проводимости и резистор, подключенный между коллекторами дополнительных транзисторов, причем змиттеры последних соединены с соответствую25 шими шинами питания..

3. 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 чр шина питания подключена к второму полюсу источника питания через резистор.

П р и о р и т е т по п,2 04.05.73

П р и о р и т е т поп. 3 03.08.73

35 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чжоу В. Ф. Принципы построения схем на жуйнельных диодах, М., Мир, 1966, с. 93-95.

2. "Е1есЬюл, 1969, % 7.

3. Будинский Я. Транзисторные переключаюшие схемы М., "Связь",. 1965, 45 с. 359, рис. 266 (прототип).

744914

Составитель В. Чичкин

Редактор Л. Веселовская Техред А. Щепанская Корректор В. Синицкая

Заказ 3831/21 Тираж 995 Подписное

Ш1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4