КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР

Полезная модель относится к области радио и электротехники и может быть использована в резонансных контурах радиоэлектронной аппаратуры.
Известен колебательный контур, содержащий замкнутую электрическую цепь, составленную из последовательно соединенных между собой конденсатора, резистора и катушки индуктивности без сердечника [1]. Недостаток известного колебательного контура заключается в его крайне низкой добротности из-за малой индуктивности катушки.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является колебательный контур, содержащий первый и второй источники постоянного тока с заземленной нейтралью, ключ, конденсатор, резистор и первую катушку индуктивности с сердечником из магнитного материала, соединенные между собой в замкнутый контур, одна клемма первого источника постоянного тока с заземленной нейтралью подключена к одной обкладке конденсатора непосредственно, а другая клемма - к другой обкладке конденсатора через ключ [2]. При размыкании ключа в колебательном контуре возникают затухающие колебания. Продлить время затухания колебаний и увеличить тем самым добротность колебательного контура удается с помощью сердечника из магнитного материала, который размещают внутри катушки индуктивности.
Недостаток прототипа состоит в низкой добротности колебательного контура из-за наличия нежелательного эффекта магнитного насыщения сердечника катушки индуктивности.
Целью полезной модели является повышение добротности колебательного контура за счет электронной компенсации эффекта магнитного насыщения сердечника катушки индуктивности с помощью дополнительной катушки индуктивности без магнитного сердечника.
Поставленная цель достигается тем, что, кроме первого и второго источника постоянного тока с заземленной нейтралью, ключа, конденсатора, резистора и первой катушки индуктивности с сердечником из магнитного материала, соединенных между собой в замкнутый контур, одна клемма первого источника постоянного тока с заземленной нейтралью подключена к одной обкладке конденсатора непосредственно, а другая клемма - к другой обкладке конденсатора через ключ, предлагаемый колебательный контур содержит четыре диода, два из которых соединены последовательно, два однополярных усилителя, инвертор, вторую катушку индуктивности без сердечника и два тиристора, общая точка соединения диодов подключена к обкладке конденсатора, а крайние точки последовательно соединенных диодов подключены к соответствующим одним входам однополярных усилителей, другие входы которых подключены соответственно через первый и второй диод к разнополярным клеммам второго источника постоянного тока, выход одного однополярного усилителя соединен с управляющими входами тиристоров непосредственно, а выход другого однополярного усилителя подключен к управляющим входам тиристоров через инвертор, один вывод второй катушки индуктивности подключен к одному выводу второй катушки индуктивности непосредственно, а другой вывод второй катушки индуктивности подключен к другому выводу первой катушки индуктивности через тиристоры, соединенные между собой встречно и параллельно друг другу.
Новизна предложенного колебательного контура состоит в том, он содержит два последовательно соединенных диода, третий и четвертый диоды, два однополярных усилителя, инвертор, вторую катушку индуктивности без сердечника и два тиристора, общая точка соединения диодов подключена к обкладке конденсатора, а крайние точки последовательно соединенных диодов подключены к соответствующим одним входам однополярных усилителей, другие входы которых подключены
соответственно через первый и второй диод к разнополярным клеммам второго источника постоянного тока, выход одного однополярного усилителя соединен с управляющими входами тиристоров непосредственно, а выход другого однополярного усилителя подключен к управляющим входам тиристоров через инвертор, один вывод второй катушки индуктивности подключен к одному выводу второй катушки индуктивности непосредственно, а другой вывод второй катушки индуктивности подключен к другому выводу первой катушки индуктивности через тиристоры, соединенные между собой встречно и параллельно друг другу, за счет чего повышается добротность контура.
Электрическая схема колебательного контура изображена на чертеже, где обозначено: 1 - источник постоянного тока с заземленной нейтралью, напряжение которого равно U (первый источник тока); 2 - ключ; 3 - конденсатор; 4 - катушка индуктивности с сердечником из магнитного материала (первая катушка); 5 - резистор; 6 - катушка индуктивности без сердечника (вторая катушка); 7 и 8 - тиристоры; 9-14 - диоды; 15 и 16 - однополярные усилители; 17 - инвертор; 18 - источник постоянного тока с заземленной нейтралью, напряжение которого равно  (2-ой источник тока).
В исходном положении разнополярные клеммы первого источника тока 1 подключены через ключ 2 к замкнутому колебательному контуру, составленному из конденсатора 3, первой катушки 4 и резистора 5. Один вывод второй катушки 6 подключен через параллельно соединенные между собой тиристоры 7 и 8 к одному выводу первой катушки 4, а другой вывод второй катушки 6 подключен к другому выводу первой катушки 4 непосредственно. Диоды 9 и 10 включены в обратные цепи, а диоды 11, 12 и 13, 14 включены в прямые цепи соответственно однополярных усилителей 15 и 16, выходы которых подключены к управляющим входам тиристоров 8 и 7 соответственно через инвертор 17 и непосредственно.
Разнополярные клеммы «-» и «+» второго источника тока 18 подключены к катоду и аноду соответственно диодов 11 и 14, а общая точка соединения диодов 12 и 13 подключена к обкладке конденсатора 3. Тиристоры 7 и 8 закрыты и через них ток не протекает. Ключ 2 замкнут и напряжение U первого источника тока передано на обкладки конденсатора 3. Однополярные усилители 15 и 16 закрыты. Колебаний в контуре 3-4-5 нет.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При размыкании ключа 2 в колебательном контуре 3-4-5 возникают электрические колебания. Энергия заряженного конденсатора (емкостная энергия) переходит в индуктивную энергию. В колебательном контуре 3-4-5 увеличивается ток, который вызывает эффект магнитного насыщения катушки индуктивности 4. В режиме магнитного насыщения индуктивная энергия колебаний терялась и высокой добротности колебательный контур в прототипе не удавалось получить.
В предлагаемом устройстве в режиме, близком к магнитному насыщению катушки индуктивности 4, нарушается баланс разнополярного напряжения на входах однополярных усилителей 15 и 16 и эти усилители поочередно открываются. Выходные сигналы однополярных усилителей 15 и 16 либо непосредственно, либо через инвертор 17 включают в работу соответствующие тиристоры 7 и 8. Поэтому в режиме максимального тока в колебательном контуре к первой катушке 4 подключается через один из тиристоров 7 или 8 вторая катушка 6 индуктивности без сердечника, что восстанавливает индуктивную энергию колебательного контура и увеличивало его добротность.
Промышленная применимость предлагаемого колебательного контура достигается тем, что в нем использованы стандартные функциональные блоки и электрические элементы, рассмотренные в прототипе [2], по своему прямому функциональному назначению.
Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что увеличивается на 43% добротность Q колебательного контура. Это подтверждается расчетом:
Литература:
1. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств, Под ред. В.Н.Дулина и М.С.Жука, М.: Энергия, 1977, с.260-265, с.101-120 (аналог)
2. Колебательный контур, БЭС, М.: Советская энциклопедия, 1973, с.414, 415 (прототип).