ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1972 года по МПК G05B1/01 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть применено в импульсной технике, устройствах автоматики в качестве порогового устройства.

Известны пороговые устройства, содерл ащие туннельный диод и транзистор.

Недостатком известных устройств является больпюй ток туннельного диода на второй восходящей ветви вольтамперной характеристики при величине выходного сигнала, существенно превышающей порог срабатывания устройства, что приводит к повышению рассеиваемой туннельным диодом мощности и его деградации.

Следствием этого является уменьшение срока службы порогового устройства или ограниченный диапазон его входных напряжений.

С целью повышения надежности и расширения диапазона амплитуд входных напряжений в предлагаемое пороговое устройство введен нелинейный элемент, например стабилитрон, включенный между коллектором транзистора и точкой соединения резисторов в цепи смещения туннельного диода.

При величине входного сигнала, превышающей порог срабатывания устройства, туннельный диод переключается в область высокого напряжения, транзистор открывается, и значительная часть тока туннельного диода ответвляется через цепь, содержащую нелинейный элемент. Кроме того, для уменьшения разности напряжений срабатывания и отпускания или уменьшения рассеиваемой туннельным диодом мощности на туннельный диод могут быть поданы импульсы, уменьшающие напряжение на нем.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Пороговое устройство состоит из чувствительного элемента, в качестве которого применен туннельный диод / с резистивной цепьро смещения (резисторы 2, 3), выходного усилителя на транзисторе 4 с коллекторным резистором 5, резистором 6 в цепи базового смещения, резистором 7 связи и токоответвляющей цепи, содержащей стабилитрон 5 и встречно включенный диод 9. Токоответвляющая цепь может состоять из диода W и резистора И; возможно применение обеих цеией в одном устройстве. Для сглаживания пульсаций входного сигнала и повышения помехоустойчивости порогового устройства быть включен конденсатор 12. Резистор 13 необходим при подключении анода туннельного диода к источнику положительного смещения (показано пунктиром на чертеже) для получения положительного или близкого к нулю порога срабатывания. состоящей из туннельного диода 1 и резисторов 2, 3, мал, рабочая точка туннельного диода находится на первой восходящей ветви его вольтамнерной характеристики, транзистор 4 заперт током смещения через резистор 6, ири этом но токоответвляющей цеии идет лишь обратный ток диодов 9 и 10, так как они заперты напряжением на коллекторе закрытого транзистора 4. При достижении входным сигналом величины порога срабатывания усгройства туннельный диод переключается, падение напряжения на нем увеличивается, транзистор 4 открывается током через резнстор 7. Запирающее напряжение токоответвляющей цепи Падает до уровня напряжения на коллекторе насыщенного транзистора и при дальнейщем увеличении входного сигнала значительная часть тока, проходящего через туннельный диод, замыкается через цепь, содержащую нелинейный элемент и открытый транзистор. Цепь, состоящая из стабилитрона 8 и диода 9, включается при величине напряжения в точке соединения резисторов (на конденсаторе 12), превышающий сумму пробивного напряжения стабилитрона 8, прямого падения напряжения на диоде 9 и напряжения на коллекторе открытого транзистора 4. Токоответвляющая цепь: .диод 10 - резистор 11, отличается значительно меньшим уровнем напряжения включения, но большей зависимостью падения напряжения на ней от величины ответвляемого тока, поэтому в разных пороговых устройствах могут быть применены различные токоответвляющие цепи и их сочетания. Порог срабатывания схемы задается резисторами 2 и 3, величина тока на второй восходящей ветви туннельного диода определяется уровнем напряжения включения токоответвляющей цепи, величиной сопротивления резнетора 5 и током через резнстор 7. Порог срабатывания схемы может быть близок к нулевому напряжению или ноложительным, если подключить анод туннельного диода к источнику положительного смещепня, при этом для обеспечения открытого состояния транзистора 4 необходимо включить резистор 13; уровень напряжения включения токоответвляющей цепи сохраняется. Аналогичную схему с включением токоответвляющей цени при положительном напряжении можно получить при изменении полярности источников питания и смещения, полярности включения туннельного диода токоответвляющей цени и нрн применении транзистора 4 типа п-р-п. Диод 9, кроме развязки цепи смещения туннельного диода от источника Еп, где ЕП -напряжение питания, при закрытом транзисторе 4 может одновременно служить для стабилизации падения напряжений на токоответвляющей цепи нрн изменении температуры окружающей среды. Схема нредлагаемого устройства имеет значительно больший диапазон входных напряжений, чем известные; ток, протекающий через туннельный диод при переключении его в область высокого напряжения не превышает выбранной величины, и степень деградации туннельного диода существенно понижается. Разность напряжений срабатывания и отпускания предлагаемого порогового устройства можно уменьшить, если па туннельный диод подать импульсы как показано па чертеже, причем лри подаче положительных импульсов новышается напряжение отпускания, а при подаче отрицательных импульсов понижается напряжение срабатывания. При подаче положительных импульсов мощность, рассеиваемая туннельным диодом, умепьщается, а при подаче отрицательных импульсов увеличивается. Для изменения полярпостей подаются отрицательные импульсы, т. е. полярность импульсов должна быть такой, чтобы нанряжение на туннельном диоде уменьшилось. Если амплитуда имнульсов недостаточна для переключения туннельного диода, то входным сигналам меньше и больше порога срабатывания соответствуют закрытое и открытое состояния транзистора 4; при переключении туннельного диода положительными импульсами тем же сигналам соответствует закрытое состояние траизистора 4 и наличие импульсов на выходе схемы. Работоспособность предлагаемого порогового устройства была проверена на лабораторных макетах; величииа тока туннельного диода на второй восходящей ветвн его вольтамперной характеристики ие превышает выбранного уровня при величине диапазона входных напряжений 20 в. Следовательно, степень дерадации туннельного диода значительно понижена, а надежность его существенно возрастает. Предмет изобретения Пороговое устройство, содержащее туннельный диод с резнстивной цепью смещения и ранзистор, включенный но схеме с общим эмиттером, база которого подсоединена к каоду туннельного диода, отличающееся тем, то, с целью повышения надежносги устройства и расширення диапазона амплитуд входых напряжений, введен нелинейный элемент, анрнмер стабилитрон, подсоединенный межу коллектором транзистора и точкой соедиения резисторов в цепи смещения туннелього диода.