Заявитель:

В. П. конов
В. П. конов

ДЕТЕКТОР ПРИРАЩЕНИЙ

Номер патента: 296220


г 296220
3
в случае его отпирания подачей тока в:цепь . базы.    '    "
Детектор работает следующим образом;
Напряжение питания ип в схеме фиг. 1 выбрано большим, чем напряжения лавинного
5пробоя коллекторного перехода. При этом через транзистор 1 протекает начальный
ток, вызванный пробоем коллекторного перехода. Резистор ,? ограничивает этот
ток так, что. с одной стороны рассеиваемая на транзисторе 10 мощность не
превышает допустимой, а с другой стороны этот ток недостаточен для самоот-
пирания лавинного транзистора.
При этом рабочая точка а находится в положении, указанном на фиг. 5. Это
положение 15устойчиво, так как в точке а дифференциальное сопротивление
транзистора положительно. Накопительный Конденсатор 3 при этом заряжен до
исходного напряжения По на входе, а дозирующий уровень квантования конденсатор
20
4    заряжен до напряжения, равного сумме £/0 с напряжением Нт лавинного пробоя
коллекторного перехода.
При уменьшении входного напряжения (поскольку схема рассчитана на отрицательное
25напряжение, то это соответствует положительному приращению, см. фиг. 2)
конденсатор 3 начнет разряжаться через диод 5, следя за изменением входного
напряжения. Разрядный ток конденсатора 3 создает на диоде 5 паде- 30 ние
напряжения, приложенное плюсом к базе.
Это напряжение запирает дополнительно лавинный транзистор 1, в результате чего
рабочая точка а остается в стабильном положении.
Так продолжается до тех пор, пока входное 35 напряжение не достигнет экстремума
в момент В этот момент конденсатор 3 заряжается до экстремального значения.
Пройдя экстремальную точку, входное напряжение начинает возрастать. При этом
диод 40
5    запирается, и напряжение между эмиттером и базой транзистора 1 становится
отпирающей полярности. Вольт-амперная характеристика транзистора принимает вид,
показанный на фиг. 5 (кривая //), а рабочая точка попадает 45 на нестабильный
участок отрицательного сопротивления в точку б. Развивается, как и в обычном
релаксаторе, регенеративный процесс быстрого разряда, дозирующего уровень
квантования конденсатора 4 через малое сопротив- 50 ление лавинного транзистора
1 в состоянии пробоя. Дозирующий конденсатор 4 передает при этом конденсатору 3
порцию заряда, равную: С}=С7 ([4 вкл ■— П0ст)> ГДе Нвкл И и ост —
соответственно напряжение включения и оста- 55 точное напряжение лавинного
транзистора, показанные на фиг. 5.
Воспринятый накопительным конденсатором
6    заряд С? создает на нем приращение напряжения в виде ступеньки с
амплитудой, равной: 60
М/=-£- = £((/вы-С/оет).
Это приращение запирает транзистор 1, так как падение напряжения на эмиттере в
этот 65
4
момент становится более отрицательным, чем напряжение .на базе. Рабочая точка а
вновь попадает в положение, показанное на фиг. 5, и конденсатор 4
восстанавливает свой заряд, заряжаясь через зарядный резистор 2.
Однако входное отрицательное напряжение продолжает расти, и в какой-то момент
потенциал базы становится' более отрицательным, чем потенциал эмиттера. Рабочая
точка вновь попадает на участок отрицательного сопротивления на кривой //, и
конденсатор 4 снова разряжается. На накопительном конденсаторе 3 формируется
вторая ступенька напряжения Аи. Таким образом схема работает на протЯ’ женин
всей стадии роста входного отрицательного напряжения, т. е. на стадии
отрицательного приращения.
Первый импульс, возникший на разрядном резисторе 6, соответствует моменту
перехода входным напряжением через экстремальное значение. Каждый последующий
импульс генерируется в тот момент, когда входное напряжение получает приращение
А(/=сопз1:. Таким образом схема осуществляет квантование входного напряжения по
уровню. Когда входное напряжение, изменяясь, достигает второго экстремума и
начинает падать, диод 5 отпирается и конденсатор 3 начинает разряжаться, т. е.
процесс повторяется.
Для получения высокой чувствительности необходимо выбрать рабочую точку так,
чтобы транзистор I был на границе самоотпира-ния. С этой целью введен резистор
7. Проходящий через него ток лавинного пробоя коллекторного перехода создает
падение напряжения, приложенного минусом к базе. В результате этого напряжение
на базе I!с всегда более отрицательно, чем входное напряжение ¿У,!Х (см. фиг.
2). При выполнении указанного условия образование первого импульса происходит в
момент, когда входное напряжение отличается от экстремального всего на
несколько единиц или десятков (в зависимости от критичности настройки)
милливольт. Настройка производится изменением либо сопротивления резистора 2,
либо изменением сопротивления резистора 7, либо регулировкой
напряжения питания. При входном напряжении порядка единиц вольт эта настройка
некритична.
Максимальная величина входного напряжения в данной схеме ограничена несколькими
вольтами. При больших напряжениях крутизна изменения становится настолько
большой, что лавинный транзистор полностью отпирается, и напряжение на
коллекторе выходит в область нормального режима, что приводит к исчезновению
регенеративного процесса.
Основным достоинством схемы является возможность квантования определяемого
приращения. При этом число импульсов па выходе является показателем полного
размаха входного напряжения, т. е. схема работает как аналого-цифровой
преобразователь напряжения. Сместив уровень переменного напряжения так, чтобы
оно стало однополярным, можно пре-


296220

5
образовывать двойной размах переменного напряжения в число импульсов. При этом
достигается теоретически предельное быстродействие преобразователя: одно
преобразование за 0,5 периода. Поскольку конденсатор 3 является интегрирующим,
то не наблюдается ухудшения помехоустойчивости, имеющего место в обычных
схемах.
Схема отличается простотой и не содержит громоздких и дорогостоящих узлов,
таких как трансформатор в диодно-регенеративных нуль-органах, обычно
применяемых в известных схемах детекторов приращений. Благодаря использованию
лавинного транзистора схема имеет высокое быстродействие и выдает на выходе
импульсы большой амплитуды. В качестве лавинных могут быть использованы некото-
6
рые типы других транзисторов, например днф-фузпонио-сплавные пли планарные.
Предмет изобретения
5 Детектор приращений, содержащий диодный детектор экстремума и релаксатор па
лавинном транзисторе, отличающийся тем. что, с целью квантования определяемого
приращения по уровню при увеличении быстродейст-Ю вия, улучшении
помехозащищенности и упрощении схемы, входной сигнал подан одновременно на диод
детектора и через резистор— на базу транзистора релаксатора, к эмиттеру
которого подключен накопительный 15 конденсатор детектора, а к коллектору —
дозирующий уровень квантования конденсатор, другая обкладка которого соединена
с выходной клеммой и разрядным резистором.