Двухполярный ограничитель Советский патент 1982 года по МПК H03K5/08 G05B1/01 

1

Изобретение относится к радиотех:нике и автоматике и может быть использовано для ограничения двухполярных сигналов при импульсных (ШИМ, ВИМ, ЧИМ, КИМ) и частотных видах модуляции.

Известен двухполярный ограничитель, основанный на использовании нелинейной интегрирующей НС-цепи выполненный на резисторе и двух параллельно включенных варикапах со смещенными под действием опорных напряжений максимумами значений емкостей р-п-переходов, параметр которой Т (и) возрастает при отклонении значения выходного напряжения U(t) в ту или другую сторону от нулевого уровня. Такой ограничитель осуществляет двухполярное ограничение сигнала со сглаживаемым высокочастотной помехи, поэтому эффективен в работе в условиях действия искажающих полезный сигнал интенсивных помех l.

Недостатком этого двухполярного ограничителя является нестабильность поддержания уровня ограничения, обусловленная неидеальностью характеристик варикапа, который в режиме ограничения, когда выходной сигнал U(t) превышает, опорное запираюи ее варикап напряжение U , начинает работать как обычный диод. Кроме то)0 го, этот ограничитель за счет большого значения параметрах (u) вблизи уровня ограничения и при переходе сигнала в противоположную сторону имеет большое переменное затягивание

15 переходного процесса (по окончании действия импульсного сигнала на входе) , зависящее от уровня входного сигнала, что приводит к значительному фазовому сдвигу выходного напряжения

20 а следовательно, к искажению информации о длительности импульса и о начале последующего импульсного сигнала

Наиболее близок к предложенному инерционный ограничитель амплитуды.

содержащий полевой транзистор с изолированным затвором, в исток которого в качестве нагрузки включена емкость tz.

Такой ограничитель может осуществлять ограничение однополярного сигнала с одновременным сглаживанием помехи той же самой полярности, но может ограничивать двухполярные сигналы, а также однополярные сигнал при наличии двухполярной помехи

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости ограничи.ваемого двухполярного сигнала в условиях действия высокочастотных помех (с сохранением постоянного запаздывания) .

Цель достигается тем, что в двухполярный ограничитель, содержащий полевой транзистор, в исток которого в качестве «агрузки включен конденсатор, а его затвор подключен к опорному смещаюи ему напряжению, введен второй полевой транзистор с протвоположным типом проводимости, подключенный своим истоком к стоку первого транзистора, стоком - к входному сигналу и затвором - к опорному смещающему напряжению противоположной полярности,

На фиг. 1 приведена схема двухполярного ограничителя , на фиг. 2 и. 3 проходные характеристики используемых в интегрируюу ей RC-цепи полевых транзисторов с р- и п-каналами с изолированным затвором в зависимости изменения параметра Г (U) 01 раничителя при нарастании (кривая 1) и убывании (кривая II) выходного напряжения.

Двухполярный-ограничитель состоит из нелинейной интегрируюсцей RC-цепи, образованной суммарным нелинейным сопротивлением переходов исток сток двух последовательно включенных полевых транзисторов 1 и 2 с р- и п-каналами с изолированным затвором, и постоянного ограничительного резистора 3, а также общей сглаживающей емкости k. Для обеспечения начальных режимов работы полевых транзисторов 1 и 2 на их затворы поданы смещающие опорные напряжения +Uoa делителей из резисторов S и 6 и 7 и 8, которые обеспечивают малое значение параметра C(U) при U(t)0 (точка а, фиг, 3) интегрирующей RCцепи. При использовании в качестве переменного резистора RC-цепи полевых транзисторов с управляющим р-ппереходом надобность в смещаю цих опорных напряжениях +UQ,JOTпадает. Резистор 9 - нагрузочный по входному сигналу.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала опорные напряжения -и( ч-Уо удерживают полевые транзисторы 1 и 2 в приоткрытом состоянии (точка а кривой 1 и тока б кривойП, фиг. 2), чем обеспечивается малое значение параметра т(и) интегрирующей RC-цепи вблизи нуля (U(t)0) (точка а на фиг. 3).

При поступлении на вход устройства импульсного сигнала положительной полярности полевой транзистор 1 с р-каналом под действием этой положительной полярности на его стоке по отношению к затвору, а также образовавшегося положительного напряжения на емкости 4, а следовательно, дополнительного открывающего отрицательного напряжения на затворе транзистора 1 по отношению к его стоку полностью открывается (точка в кривой П, фиГо 2). Одновременно другой транзистор 2 с п-каналом под действием этого же положительного напряжения U(t) на емкости k и, следовательно, увеличения запирающего отрицательного напряжения для транзистора 2 на затворе по отношению к его стоку закрывается (по кривой 1 до точки д, фиг. 2), обеспечивая тем самым возрастание параметра Т(и) интегрирующей RC-цепи по кривой 1 на фиг. 3. При достижении входным напряжением U(t) максимального положительного уровня ограничения транзистор 2 в точке д полностью закрывается, обеспечивая тем самым бесконечно большое значение параметра С(U) интегрирующей RC-цепи при U(t)U,.Благодаря этому выходной сигнал U(t) стабильно поддерживается на положительном уровне ограничения U(независимо от характера дальнейшего нарастания входного сигнала Z(t),

При поступлении на вход устройства отрицательного сигнала Z(t) полевой транзистор 2 сИ -каналом под действием этой отрицательной полярности на его стоке по отношению к затвору через открытый в это время переход исток - сток транзистора 1 полностью открывается по кривой 1 фиг. 2, (до точки г), тем самым сопротивление перехода исток - сток этого транзистора 2 уменьшается до значения близкого к нулю. Полевой транзистор 1 с р-каналом под действ ем накопленного на емкости k положительного напряжения U(t),x а следовательно, открывающего отрицательного напряжения на затворе по отношению к его истоку начальный мо мент времени также останется полностью открытым (точка в - кривой П, ,фиг. 2). В результате этого проис ходит переключение параметра Т(U) С бесконечно большого значения на малое постоянное конечное зйачение ллии Поэтому перезаряд емкости начинается при минимальном значении Сллин (точка б, фиг. 3) параметра . т;(и) , .определяемого только величиной ограничительного постоянного резистора 3 устройства, благодаря чему переходный процесс в этот начальный момент времени начинается с (достоянного значения параметра и не сопровождается большим затягиванием переходного процесса, что сп собствует малому сдвигу выходного сигнала U(t) относительно входного Z(t). Кроме того, такое переключение параметра т(и) с бесконечно большого значения на конечное минимальное значение способствует обес-печению в условиях действия интенси ных высокочастотных помех постоянного легко учитываемого запаздывани выходного сигнала U(t) относительно входного Z(t), не зависящего от уровня входного сигнала Z(t), с одн временным эффективным подавлением . дробящих полезный сигнал выбросов помех, что способствует достижению высокой помехоустойчивости ограничиваемого сигнала. По мере перезаря да емкости Ц напряжение на ней становится отрицательным, т„е. -U(t), в результате этого напряжение на затворе первого транзистора 1 по от ношению к его истоку становится положительнымо Это приводит к его закрыванию по кривой П фиг. 2 с значе ния в до значения е, обеспечивая те самым возрастание параметра-с (U) по кривой П фиг. 3 с минимального значенияf(WMH(T04Ka б) до бесконечно, большого значения. При достижении выходным напряжением U(t) отрицательного уровня ограничения ,, соответствующего точке е фиг. 2 на проходной характеристике полевого транзистора 1, этот транзистор оказывается полностью закрытым. Тем самым обеспечивается бесконечно большое значение параметра Т (и) интегрируюи;ей RC-цепи в этом режиме работы, под действием которого стабильно поддерживается выходной сигнал U(t) на отрицательном уровне ограничения -Uдд,нeзaвиcимо от характера дальнейшего уменьшения входного сигнала. С помощью предложенного ограничителя достигается стабильный уровень ограничения в широком амплитудном диапазоне входного сигнала при дейс гВИИ интенсивных высокочастотных помех: высокая помехоустойчивость ограничиваемого сигнала, постоянная малая задержка выходного сигнала относительно входного сигнала, не зависящая от величины входного сигнала. Формула изобретения Двухполярный ограничитель, содержащий полевой транзистор, в исток которого в качестве нагрузки включен конденсатор, а затвор подключен к опорному смеи ающему напряжению, о тличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости oi- раничиваемого двухполярного сигнала в условиях действия высокочастотных помех, в него последовательно введен второй полевой транзистор с противо-положным типом проводимости, подключенный своим стоком к стоку первого транзистора, стоком - к входному сигналу и затвором - к опорному смещающему напряжению противоположной полярности Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Васенков А,А . и др. Микроэлектроника и полупроводниковые приборы. Сб., вып. 3, Мо, Сов. радио, 1978, с. .15, рис. Ь 2. Петухов В;М, и др. Транзисторы полевые. М., Сов. радио, 1978 рис. 8.

& е

и

Ши М

Ul

f-э

-s

iffft/H ffOHt

Фиг. 5

Фиг.2