Нелинейный реактивный двухполюсник Советский патент 1983 года по МПК H03H11/48 

(;о ел

со

1. НЕЛИНЕЙНЫЙ РЕАКТИВНЫЙ ДВУПОЛЮСНИК, содержащий активный элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой и реактивный двухполюсник, которые имеют общую точку соединения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности, в качестве активного элемента с нелинейной вольтамперной характеристикой применен управляемый ключ с двухсторонней проводимостью и введены датчик входного воздействия и блок управления ключом с двухсторонней проводимостью, причем выход датчика входного воздействия подключен к входу блока управления ключом, а вход - к цепи, образованной из управляемого ключа с двухсторонней проводимостью и реактивного двухполюсника. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вход датчика входного воздействия подключен параллельно цепи, образованной из последовательно соединенных управляемого ключа с двухсторонней проводимостью и реактивного двухполюсника. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вход датчика входного воздействия подключен последовательно с цепью, обра- f/j зованной из параллельно соединенных управляемого ключа с двухсторонней проводимостью и реактивного двухполюсника.

./ Изобретение относится к радиоэлектронике и электротехнике и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре и электротехнических установках в качестве нелинейного реактивного двухполюсника, в частности, для умножения частоты гармонических колебаний. Известно двухполюсное реактивное устройство, содержащее усилитель и реактивный двухполюсник и представляющее собой масщтабный преобразователь .реактивного сопротивления 1. Недостатками устройства являются линейность характеристики и больщие потери, мощности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является реактивный каскад, содержащий активный элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой и реактивный двухполюсник, которые имеют общую точку соединения 2. Недостатком известного устройства являются больщие потери мощности, обусловленные постоянной составляющей тока, протекающего через активный элемент. Цель изобретения - уменьщение цотерь мощности в нелинейном реактивном двухполюснике. Цель достигается тем, что в нелинейном реактивном двухполюснике, содержащем активный элемент с нелинейно.й вольтамперной характеристикой и реактивный двухполюсник, которые имеют общую точку соединения, в качестве активного элемента с нелинейной вольтамперной характеристикой применен управляемый ключ с двухсторонней проводимостью и дополнительно введены датчик входного воздействия и блок управления ключом с двухсторонней проводимостью, причем выход датчика входного воздействия подключен к входу блока управления ключом, а вход датчика входного воздействия - к цепи, образованной из управляемого ключа с двухсторонней проводимостью и реактивного двухполюсника. Кроме того, вход датчика воздействия подключен параллельно цепи, образованной из последовательно соединенных .управляемого ключа с двухсторонней проводимостью и реактивного двухполюсника. При этом %ход датчика входного воздействия подключен последовательно с цепью, образованной из параллельно соединенных управляемого ключа с двухсторонней проводимостью и реактивного двухполюсника. На фиг. 1 и 2 представлены функциональные электрические схемы устройства с последовательным и параллельным соеди некием управляемого ключа с двухсторон ней проводимостью и реактивного двухпо юсника соответственно; на фиг. 3 - возожный вариант выполнения принципиальой электрической схемы устройства; на иг. 4 и 5 - диаграммы работы устройства. Устройство содержит активный элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой, выполненный в виде управляемого ключа 1 с двухсторонней проводимостью, реактивный двухполюсник 2, датчик 3 входного воздействия и блок 4 управления ключом. Нелинейный реактивный двухполюсник работает следующим образом. При поступлении на вход нелинейного реактивного двухполюсника переменного входного напряжения U (t) фиг. 4а) и при использовании в качестве реактивного двухполюсника 2 конденсатора срабатывает управляемый ключ 1 с двухсторонней проводимостью и конденсатор начинает заряжаться. При этом в зависимости от требуемой функциональной характеристики работы устройства датчик 3 входного воздействия может выполнять функции ограничителя входного напряжения, делителя напряжения и функции односторонней, либо двухсторонней проводимости входного тока. Входное напряжение, прощедщее через датчик 3 входного воздействия, поступает на вход блока 4 управления ключом, где сравнивается с напряжением, пропорциональным опорному напряжению Uo-, при превыщении которого срабатывает и открывается управляемый ключ 1 с двухсторонней проводимостью. При понижении входного напряжения конденсатор разряжается, причем его энергия возвращается в источник входного напряжения, а при достижении напряжения U(t) величины, равной или меньщей опорного напряжения Uo, управляемый ключ 1 с двухсторонней проводимостью выключается. В течение времени tj - tj (фиг. 4), когда управляемый ключ 1 с двухсторонней проводимостью открыт, напряжение на конденсаторе Uc. (t) и, следовательно, заряд конденсатора с1.(1) будут повторять форму входного напряжения U(t) /фиг. 46/. iB то время, когда управляемый ключ 1 с двухсторонней проводимостью находится в выключенном состоянии, напряжение на конденсаторе равно Vo, а заряд . На основании зависимостей U(t) и q(t) путем исключения времени t получается вольткулонная характеристика устройства (фиг.5а). Отсутствие петли гистерезиса в вольткулонной характеристике говорит о том, что в рассматриваемом случае мощность потерь равна нулю. Это объясняется возвратом всей энергии, накопленной в конденсаторе, обратно во внещнюю цепь. Если управляемый ключ 1 с двухсторонней проводимостью дополнительно коммутировать в моменты времени, когда входное напряжение достигает величины, равной отрицательному значению опорного напряжения -I/O, то вольткулонная характеристика принимает вид нечетной функции, изображенной на фиг. 56. При этом, когда входное напряжение меньше по абсолютной величине опорного напряжения, управляемый ключ с двухсторонней проводимостью открыт, а когда входное напряжение превышает опорное - закрыт.

Таким образом, устройство может выполнять различные нелинейные функции, а отсутствие петли гистерезиса свидетельствует о

возможности получения малых потерь мощноти при реализации нелинейных реактивных двухполюсников.

Использование нелинейного реактивного двухполюсника в мощных устройствах, в частности в умножителях частоты, позволило повысить их коэфициент полезного действия, уменьшить массу и габарит. Так, при применении нелинейного реактивного двухполюсника в уловителе частоты коэффициент полезного действия достигает 93 %.

Фиг.2.

а