ЭЛЕКТРОННЫЙ АТТЕНЮАТОР Российский патент 2011 года по МПК H03H11/24 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах с электронной регулировкой коэффициента передачи и устройствах автоматического регулирования.

Известны управляемые аттенюаторы потенциометрического типа на полевых транзисторах. В верхнем плече используется p-канальный транзистор с обогащением, а в нижнем n-канальный транзистор с обеднением. Отрицательное напряжение, приложенное к затвором, вызывает увеличение сопротивление транзистора с каналом n-типа и уменьшение сопротивления транзистора с каналом p-типа [1].

Известные аттенюаторы обладают следующими недостатками: обладают низкой температурной стабильностью в широком интервале напряжений затвора и из-за этого не могут обеспечивать высокую точность регулировки в различных устройствах, где они используются.

Известны термостабильные аттенюаторы на сдвоенных полевых транзисторах с p-n-переходом и каналом одного типа проводимости, на затворы которых подают противофазные напряжения, одно из них берут с делителя напряжения, состоящего из терморезистора и резистора обратной связи, другое с выхода операционного усилителя с обратными связями, который является инвертором. При изменении температуры соотношение сопротивлений каналов полевых транзисторов остается постоянным и зависит только от управляющего напряжения [2].

Известные аттенюаторы обладают следующими недостатками: на затворы полевых транзисторов подаются управляющие сигналы противоположных полярностей, поэтому могут использоваться только ПТ с напряжением отсечки не более 0,4 В, т.к. в противном случае у транзистора с положительным напряжением на затворе появится ток затвора и работа аттенюатора нарушится. Вследствие этого возможна работа аттенюатора только в небольшом динамическом диапазоне входных сигналов, т.к. при больших сигналах появляется ток затвора, и резко увеличиваются нелинейные искажения.

Целью изобретения является увеличение динамического диапазона работы аттенюатора без захода в область прямых токов затвора выходной характеристики полевого транзистора.

Цель достигается тем, что в устройство введен источник смещения, соединенный через резистор с инверсным входом операционного усилителя, затвор первого транзистора соединен с делителем напряжения, состоящего из терморезистора и резистора обратной связи, затвор второго с выходом операционного усилителя с обратными связями, который является инвертором.

На чертеже представлена схема предлагаемого аттенюатора.

Описываемое устройство содержит два последовательно включенных полевых транзистора 1 и 8 с p-n-переходом и каналом типа n, термозависимый делитель напряжения, состоящий из терморезистора 2 и резистора 5, операционный усилитель 7, резисторы обратной связи 4 и 6, резистор 3, через который подается напряжение смещения на инвертирующий вход ОУ.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Входом аттенюатора является исток транзистора 1, на который подается напряжение от источника сигнала. Выходное напряжение аттенюатора снимается со стоков двух последовательно включенных полевых транзисторов 1 и 8, сопротивления каналов которых изменяются за счет подачи напряжений на затворы этих транзисторов.

Одно из них от источника управляющего напряжения через термостабилизирующий делитель напряжения, состоящий из терморезистора 2 и резистора 5, подают на затвор полевого транзистора 1, а другое, через инвертор на ОУ, на затвор полевого транзистора 8. В качестве инвертора используют операционный усилитель 7 с обратной отрицательной связью.

Величины резисторов 4, 6, 3 равны и обеспечивают инверсный коэффициент передачи операционного усилителя, равный единице.

Через резистор 3 положительное напряжение смещения U_СМ подают на инвертирующий вход операционного усилителя 7 (фиг.1), с выхода которого отрицательное напряжение смещения поступает на затвор полевого транзистора 8. Для того чтобы на затвор полевого транзистора 1 поступало такое же отрицательное напряжение смещения, к управляющему напряжению добавляют отрицательное напряжение смещения такой величины, чтобы напряжения на затворах полевых транзисторов 1 и 8 были отрицательными и равными по величине U_ЗИ1=U_ЗИ2=U_СМ. Таким образом, исходная рабочая точка смещается относительно нулевого напряжения на затворах на величину напряжения смещения. При этом сопротивления каналов транзисторов одинаковые и коэффициент передачи равен 0,5.

При подаче отрицательного управляющего напряжения с учетом напряжения смещения сопротивление транзистора 1 увеличивается. На затворе транзистора 8 в этом случае напряжение повышается на такую же величину. Сопротивление канала транзистора 1 больше, чем сопротивление канала транзистора 8, и коэффициент передачи в данном случае меньше чем 0,5.

Предложенное решение позволяет использовать транзисторы с любым напряжением отсечки, так как напряжение смещения составляет примерно половину напряжения отсечки, уровень входного сигнала может быть такой же величины. Таким образом добиваются увеличения динамического диапазона работы аттенюатора без захода в область прямых токов затвора выходной характеристики полевого транзистора, температурная стабильность регулировочной характеристики предложенного аттенюатора сохраняется.

Источники информации

1. Полевые транзисторы. Физика, технология и применение / пер. с англ. под ред. С.А.Майорова. - М.: Советское радио, 1971. - 296 с. (рис.10.24, в (аналог)

2. Патент на изобретение №2337472 «Электронный аттенюатор», Воробьева СВ., Игнатов А.Н., Савиных В.Л. и др. Заявл. 13.06.2007; опубл. 27.10.2008, Бюл. №30 (прототип).

3. Авторское свидетельство №540351, Кл. H03H 11/24 (аналог).

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах с электронной регулировкой коэффициента передачи и в устройствах автоматического регулирования. Технический результат: увеличение динамического диапазона работы аттенюатора без захода в область прямых токов затвора выходной характеристики полевого транзистора, сохранение температурной стабильности регулировочной характеристики аттенюатора. Электронный аттенюатор выполняют на полевых транзисторах с p-n-переходом и каналом одного типа проводимости, на затворы которых подают противоположные по знаку напряжения. В устройство введен источник смещения, соединенный через резистор с инверсным входом операционного усилителя, затвор первого транзистора соединен с делителем напряжения, состоящего из терморезистора и резистора обратной связи, затвор второго с выходом операционного усилителя с обратными связями, который является инвертором. Предложенное решение позволяет использовать транзисторы с любым напряжением отсечки, так как напряжение смещения составляет примерно половину напряжения отсечки, уровень входного сигнала может быть такой же величины. 1 ил.

Электронный аттенюатор, содержащий источник управляющего напряжения и два последовательно включенных полевых транзистора с p-n переходом и каналом одного типа проводимости, термозависимый делитель напряжения, состоящий из терморезистора и резистора, операционный усилитель, резисторы обратной связи, отличающийся тем, что в устройство введен источник смещения, соединенный через резистор с инверсным входом операционного усилителя, затвор первого транзистора соединен с делителем напряжения, состоящего из терморезистора и резистора обратной связи, затвор второго - с выходом операционного усилителя с обратными связями, который является инвертором.