Пороговое устройство Советский патент 1976 года по МПК G05B1/01 H03K5/20 

1

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано, в частности, для контроля сопротивления изоляции проводов, номинального значения высокоомных резисторов и сопротивления изоляции конденсаторов.

Известно пороговое устройство с запоминанием достигнутого порогового уровня, однако оно не обладает высоким входным сопротивлением и повышенной перегрузочной способностью 1.

Известно также пороговое устройство, собранное на основе транзисторного эквивалента двухбазового диода с резистивным делителем напряжения в цепи базы его входного транзистора 2.

Однако в этом пороговом устройстве его входное сопротивление резко уменьшается, когда значение входного напряжения приближается к напряжению срабатывания порогового устройства.

Кроме того, известное пороговое устройство после срабатывания потребляет значительный ток от источника входного напряжения и возвраш;ается в исходное состояние при отключении входного напряжения, а для запоминания достигнутого состояния требует дополнительных запоминающих схем.

Цель изобретения - расширение диапазона контролируемых напряжений от источников

любой мощности с фиксацией достигнутого уровня.

Для достижения цели в пороговое устройство, содержащее транзисторный эквивалент

двухбазового диода с резисторным делителем напряжения в цепи базы его первого транзистора, разделительные диоды, источник входного напрял ення, введены источник запирающего напряжения, управляемый ключ, дополнительный запоминающий транзистор, источник дополнительного напряжения и зарядная цепь, состоящая из резистора и конденсатора, включенная между клеммами источника входного напряжения и эмиттером первого транзистора эквивалента двухбазового диода, при этом источник запирающего напряжения через управляемый ключ соединен с базой первого транзистора эквивалента двухбазозого диода, а база дополнительного запоминающего транзистора соединена с резистивным делителем напряжения и через разделительный диод - с базой первого транзистора эквивалента двухбазового диода, причем коллектор дополнительного запоминающего транзистора через другой разделительный диод соединен с базой второго транзистора эквивалента двухбазового диода, а эмиттер - с источником дополнительного напряжения.

На фиг. I представлена принципиальная схема порогового устройства; на фиг. 2 приведена вольтамперная характеристика перехода эмиттер - база входного транзистора эквивалента двухбазозого диода.

Входной сигнал (см. фиг. 1) нодается на клеммы 1, 2, к которым нодсоединена зарядпая день, состоящая из высокоомного резистора 3 и конденсатора 4. К точке соединения резистора 3 и конденсатора 4 нодключается эмиттер входного транзистора 5 эквивалента двухбазового диода, с коллектором которого соединена база другого транзистора 6 эквивалента двухбазового диода с эмиттерным резистором 7.

На базу транзистора 5 от источника 8 запираюнхего напряжения через управляющий ключ 9 подается напряжение, нревыщающее пороговое напряжение, определяемое резистивным делителем 10, 11 напряжения. К точке соединения резисторов 10, 11 подключена база запоминающего транзистора 12 с коллекторной нагрузкой 13.

База запоминающего транзистора 12 через разделительный диод 14 соединена с базой входного транзистора 5, а коллектор заноминающего транзистора 12 через разделительный диод 15 соединен с базой транзистора 6. На эмиттер запоминающего транзистора 12 от источника 16 дополнительного напряжения нодано запирающее напряжение.

Для пояснения работы схемы рассмотрим вольтамперную характеристику перехода эмиттер - база входного транзистора 5 и зависимость сопротивления перехода от приложенного к нему напряжения, приведенную на фиг. 2,

где t/д - напряжение, определяемое резистивным делителем 10,11;

ток через входной транзистор, при

ср

котором сработает пороговое устройство;

ср - входное напряжение, при котором сработает пороговое устройство;

Кзо - сопротивление перехода эмиттер- база в момент срабатывания порогового устройства;

зап - запирающее напряжение, приложенное к базе входного транзистора от источника 8.

Из графика видно, что при напряжении срабатывания сопротивление невелико.

Для увеличения входного сопротивления порогового устройства последовательно с сопротивлением перехода эмиттер - база транзистора 5 включен высокоомный резистор 3, в результате чего ток от источника входного напряжения не может достигнуть значения тока срабатывания /ср порогового устройства.

С целью накопления энергии включен конденсатор 4, разрядный ток которого через входной транзистор 5 достигает значения тока срабатывания /ср, когда напряжение на нем достигнет напряжения срабатывания Lcp.

Сопротивление перехода эмиттер - база транзистора 5 нелинейно и резко уменьщается по мере заряда конденсатора 4, тем самым щунтируя его. В результате этого напряжение

на конденсаторе 4 не может достигнуть напряжения срабатывания порогового устройства.

Для обеспечения заряда конденсатора 4 до напряжения срабатывания порогового устройства к базе транзистора 5 подводится запирающее напряжение от источника 8 запирающего напряжения, чтобы предотвратить приоткрывание транзистора 5 по мере заряда конденсатора 4.

Таким образом, подключение запирающего напряжения к базе входного транзистора смещает вольтамперную характеристику перехода эмиттер - база на величину разности заиирающего напряжения и напряжения делителя Цзап - что обеспечивает увеличение сопротивления перехода эмиттер - база при входном напряжении, равном f/cp (см. график пунктиром). При достижении напряжения срабатывания порогового устройства на конденсаторе 4 и при отключении запирающего напряжения транзистор 5 открывается, сопротивление его перехода эмиттер - база уменьшается, за счет чего обеспечивается ток разряда конденсатора 4, достаточный для срабатывания порогового устройства.

Нороговое устройство работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала транзисторы 5 и6 закрыты, закрыт также и запоминающий транзистор 12 за счет подачи запирающего напряжения от источника 16 дополнительного напряжения. Управляемый ключ 9 замкнут, в результате чего на базу входного транзистора 5 прикладывается запирающее напряжение, равное напряжению срабатывания порогового устройства. Для того, чтобы запирающее напряжение от источника 8 не влияло на напряжение на резисторе И, включен разделительный диод 14.

При появлении входного сигнала конденсатор 4 заряжается через высокоо.мный резистор 3.

Для контроля величины напряжения на конденсаторе 4 ключ 9 нериодически размыкается с определенной частотой. Если в момент размыкания управляемого ключа 9 напряжение на конденсаторе 4 достигнет напряжения срабатывания порогового устройства, транзисторы 5 и 6 открываются за счет разрядного тока конденсатора 4. Напряжение на коллекторе транзистора 6 и базе транзистора 12 уменьшается, в результате чего потенциал на базе транзистора 12 становится положительным по отношению к потенциалу его эмиттера и транзистор 12 открывается. Напряжение на коллекторной нагрузке 13 увеличивается и через разделительный диод 15 поддерживает в открытом состоянии транзистор 6.

Таким образом, транзисторы 6 и 12 остаются в открытом состоянии до момента подачи импульса сброса на базу любого транзистора.

Сигнал информации о срабатывании порогового устройства снимается с резистора 7 или

резистора 13. После подачи импульса сброса схема возвращается в исходное состояние.

Перегрузочная способность порогового устройства от входного напряжения обеспечивается тем, что при значительном превышении входного напряжения над номинальным, ток через входной транзистор 5 увеличивается, увеличивая падение напряжения на высокоомном резисторе 3, что в свою очередь ограничивает возрастание тока через транзистор 5 выше допустимого и предотвраш,ает его пробой.

Входное сопротивление предложенного устройства в сотни раз выше, чем у известных пороговых устройств, и может достигать нескольких десятков тысяч мегаом, а входные цепи выдерживают многократную электрическую перегрузку.

Формула изобретения

Пороговое устройство, содержаш.ее транзисторный эквивалент двухбазового диода с резистивным делителем напряжения в цепи базы его первого транзистора, разделительные диоды, источник входного напряжения, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых напряжений от источников любой мощности с фиксацией достигнутого уровня, в него введены источник запирающего напряжения, управляемый ключ, дополнительный запоминающий транзистор, источник дополнительного напряжения и зарядная цепь, состоящая из резистора и конденсатора, включенная между клеммами источника входного напряжения и эмиттером первого транзистора эквивалента двухбазового диода, при этом источник запирающего напряжения через управляемый ключ соединен с базой первого транзистора эквивалента двухбазового диода, а база дополнительного запоминающего транзистора соединена с резистивным делителем напряжения и через разделительный диод - с базой первого транзистора эквивалента двухбазового диода, причем коллектор дополнительного запоминающего транзистора через другой разделительный диод соединен с базой второго транзистора эквивалента двухбазового диода, а эмиттер - с источником дополнительного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. № 344405, кл. G 05В 1/01, 1970. 2. Патент Англии 9 1202091, кл. Н ЗТ, 1970.

J,