КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ДВУСТОРОННИЙ АМПЛИТУДНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области радиоэлектроники и промышленной электроники, а именно к устройствам ограничения амплитуды положительных и отрицательных полуволн переменного
синусоидального, различных форм импульсного и хаотически меняющихся напряжений.
Известен аналог - амплитудный ограничитель (а.с. СССР №262940, МПК Н03К, Н02М), состоящий из двух, включенных параллельно и встречно, параметрических стабилизаторов напряжения на кремниевых стабилитронах, работающих на одну нагрузку через логическую диодную схему «ИЛИ». С целью повышения мощности в аналоге параметрические стабилизаторы напряжения представляют собой группу параллельно включенных кремниевых стабилитронов, каждый из которых имеет свой балластный резистор защитный диод и диод, входящий в схему «ИЛИ».
При оригинальности технического решения, недостатками аналога являются:
1) сложность конструкции обусловленная тем, что даже при абсолютной идентичности параметров кремниевых стабилитронов, при необходимости увеличить мощность двустороннего амплитудного ограничителя в два раза необходимо использовать четыре кремниевых стабилитрона, каждый из которых имеет свой балластный резистор, защитный диод и диод, входящий в схему «ИЛИ», что существенно усложняет схему и конструкцию устройства (предположим необходимо увеличить мощность не в два, а в сто раз - вывод очевиден);
2) нестабильность параметров ограничителя даже при постоянстве температуры окружающей среды, так как производители гарантируют разброс напряжения стабилизации серийно производимых кремниевых стабилитронов составляет пять-десять процентов, следовательно, часть стабилитронов будет недогружена, а другая часть - перегружена пропорционально квадрату протекающего через
стабилитроны тока, даже при постоянстве температуры окружающей среды;
3) температурная нестабильность параметров ограничителя, так как при указанном в недостатках п.2 разбросе параметров кремниевых стабилитронов, изменение температуры окружающей среды приводит к еще более существенной нестабильности напряжения на выходе ограничителя.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является устройство-прототип, описанное в статье: А.И.Анкудинов, В.И.Кравец, К.А.Анкудинов. Мощный компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель // Изв. вузов СССР. Приборостроение. - 1991. - №7. Устройство включает в себя два компенсационных стабилизатора напряжения, включенных последовательно и встречно через нагрузку, находящуюся между ними. Каждый из компенсационных стабилизаторов состоит из стабилизатора напряжения на кремниевом стабилитроне со своим балластным резистором и защитным диодом, регулирующего транзистора, работающего на нагрузку. Нагрузка включена между эмиттерами регулирующих транзисторов компенсационных стабилизаторов, а для обеспечения прохождения тока разной полярности (направления) каждый регулирующий транзистор зашунтирован своим защитным диодом. Кремниевые стабилитроны, каждого из компенсационных стабилизаторов, включены встречно-параллельно и параллельно им включен спаренный переменный резистор, обеспечивающий регулирование амплитуды напряжения положительной и отрицательной полуволн на выходе устройства.
Прототип лишен первых двух недостатков аналога, но у него остается основной недостаток - высокая температурная
нестабильность основного параметра - выходного напряжения ограничения и сложность схемы устройства.
Предлагаемой полезной моделью решается задача уменьшения температурной нестабильности выходного напряжения компенсационного двустороннего амплитудного ограничителя в два - четыре раза и упрощение схемы устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель, содержащий два компенсационных стабилизатора напряжения, в каждый из которых входят кремниевый стабилитрон, балластный резистор, защитный диод и регулирующий транзистор, зашунтированный диодом, причем оба компенсационных стабилизатора напряжения включены на общую нагрузку между ними, введены изменения, при этом кремниевые стабилитроны обоих компенсационных стабилизаторов напряжения включены последовательно и встречно через один балластный резистор, установленный между ними, а защитные диоды включены в базовые цепи регулирующих транзисторов.
За счет последовательного и встречного включения однотипных кремниевых стабилитронов обеспечивается уменьшение температурной нестабильности устройства, а защитные диоды из цепей кремниевых стабилитронов исключены (что тоже улучшает температурную стабильность устройства) и включены в цепи эмиттеров регулирующих транзисторов обоих компенсационных стабилизаторов напряжения. Принятые меры, как показали исследования для различных образцов кремниевых стабилитронов, обеспечили уменьшение температурной нестабильности выходного напряжения в два - четыре раза. Кроме того, устройство содержит только один балластный резистор, включенный
между кремниевыми стабилитронами, что упростило схему ограничителя.
На фиг. изображена принципиальная электрическая схема устройства - полезной модели - компенсационного двустороннего амплитудного ограничителя.
Компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель (см. фиг.) включает в себя: кремниевые стабилитроны 1 и 2, включенные встречно и последовательно через один балластный резистор 3 ко входу устройства; параллельно кремниевым стабилитронам 1 и 2 подключен спаренный переменный резистор, содержащий переменные резисторы 4 и 5, соответственно; средние выводы переменных резисторов 4 и 5 подсоединены к анодам защитных диодов 6 и 7, соответственно, катоды которых соединены с базами регулирующих транзисторов 8 и 9, соответственно; коллекторы регулирующих транзисторов 8 и 9 подключены к нижней и верхней входным клеммам устройства, соответственно, а переходы эмиттер-коллектор транзисторов зашунтированы диодами 10 и 11, аноды которых подключены к коллекторам, а катоды к эмиттерам транзисторов 8 и 9, соответственно; эмиттер транзистора 9 и катод диода 11 соединены с верхней точкой нагрузки 12, а эмиттер транзистора 8 и катод диода 10 соединены с нижней точкой нагрузки 12.
Полезная модель - компенсационный двусторонний амплитудный ограничитель (см. фиг.) работает следующим образом. При положительной полярности входного напряжения (положительный потенциал на верхней входной клемме) стабилитрон 1 работает в режиме стабилизации, а стабилитрон 2 в режиме открытого диода. Потенциал анода стабилитрона 1 через часть спаренного переменного резистора 4 и открытый защитный диод 6 подается на базу
регулирующего транзистора 8. Через нагрузку 12 протекает ток по цепи: верхняя входная клемма, открытый шунтирующий диод 11, нагрузка 12, эмиттер-коллектор регулирующего транзистора 8, нижняя входная клемма. Закрытый защитный диод 7 предотвращает пробой регулирующего транзистора 9, который в данный момент времени зашунтирован открытым диодом 11. На нагрузке 12 выделяется ограниченный по амплитуде положительный полупериод входного напряжения. При отрицательной полярности входного напряжения (положительный потенциал на нижней входной клемме) стабилитрон 2 работает в режиме стабилизации, а стабилитрон 1 в режиме открытого диода. Потенциал анода стабилитрона 2 через часть спаренного переменного резистора 5 и открытый защитный диод 7 подается на базу регулирующего транзистора 9. Через нагрузку 12 протекает ток по цепи: нижняя входная клемма, открытый шунтирующий диод 10, нагрузка 12, эмиттер-коллектор регулирующего транзистора 9, верхняя входная клемма. Закрытый защитный диод 6 предотвращает пробой регулирующего транзистора 8, который в данный момент времени зашунтирован открытым диодом 10. На нагрузке 12 выделяется ограниченный по амплитуде отрицательный полупериод входного напряжения.
Применение в полезной модели последовательного и встречного включения кремниевых стабилитронов через один балластный резистор и перенос защитных диодов из цепей кремниевых стабилитронов в цепи баз регулирующих транзисторов компенсационного двустороннего амплитудного ограничителя обеспечило:
1) уменьшение температурной нестабильности выходного напряжения ограничителя, как показали измерения при различных образцах кремниевых стабилитронов, в два-четыре раза;
2) упрощение схемы ограничителя (в отличие от прототипа, имеющего два балластных резистора, полезная модель имеет только одно балластный резистор, включенный между кремниевыми стабилитронами).