RU2467472C1 - High-voltage unipolar pulse amplitude limiter - Google Patents
High-voltage unipolar pulse amplitude limiter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467472C1 RU2467472C1 RU2011118938/08A RU2011118938A RU2467472C1 RU 2467472 C1 RU2467472 C1 RU 2467472C1 RU 2011118938/08 A RU2011118938/08 A RU 2011118938/08A RU 2011118938 A RU2011118938 A RU 2011118938A RU 2467472 C1 RU2467472 C1 RU 2467472C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistor
- lead
- limiter
- output
- bipolar transistor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиолокации, и может быть использовано в системах возбуждения СВЧ-генераторов на лавинно-пролетных диодах и диодах Ганна.The invention relates to radio engineering, in particular to radar, and can be used in excitation systems of microwave generators on avalanche-span diodes and Gunn diodes.
Известен ограничитель, содержащий два диода, включенных встречно-параллельно и установленных параллельно с нагрузкой [1]. Недостатком такого ограничителя является малая амплитуда сигналов на его выходе, составляющая величину, равную 0,7…1,0 В.Known limiter containing two diodes connected in opposite-parallel and installed in parallel with the load [1]. The disadvantage of this limiter is the small amplitude of the signals at its output, which is equal to 0.7 ... 1.0 V.
Известен также ограничитель амплитуды однополярных импульсов, являющийся одновременно устройством защиты усилителя однополярных импульсов от рассогласования по выходу и от перегрузки по входу, содержащий трансформатор тока, выполненный на основе ферритового кольца. Первичная обмотка трансформатора выполнена в виде продетого сквозь ферритовое кольцо полоскового проводника, начало которого подключено к выходу защищаемого усилителя, а конец - к нагрузке усилителя. Вторичная обмотка выполнена из навитого на ферритовое кольцо провода, первый конец которого подключен к общему для усилителя и цепи обратной связи проводнику, а второй конец образует второй выход трансформатора тока. В состав устройства входят также детектор, вход которого подключен ко второму выходу трансформатора тока, блок управления, вход которого соединен с выходом детектора, резистор, выводы которого охватывают ферритовое кольцо с обеих сторон и гальванически соединены между собой, биполярный транзистор, база которого подключена к выходу блока управления, коллектор транзистора соединен с общим для усилителя и цепи обратной связи проводником, а эмиттер транзистора образует выход цепи обратной связи, подключенный ко входу усилителя [2]. Недостатком такого ограничителя амплитуды однополярных импульсов является малая амплитуда сигналов на его выходе, составляющая величину, равную 10…15 В, что обусловлено малыми предельно допустимыми напряжениями база-эмиттер современных биполярных транзисторов [3].Also known is the amplitude limiter of unipolar pulses, which is both a device for protecting an unipolar pulse amplifier from output mismatch and input overload, containing a current transformer based on a ferrite ring. The primary winding of the transformer is made in the form of a strip conductor threaded through a ferrite ring, the beginning of which is connected to the output of the protected amplifier, and the end to the load of the amplifier. The secondary winding is made of a wire wound on a ferrite ring, the first end of which is connected to a conductor common to the amplifier and the feedback circuit, and the second end forms the second output of the current transformer. The device also includes a detector, the input of which is connected to the second output of the current transformer, a control unit, the input of which is connected to the output of the detector, a resistor whose terminals span a ferrite ring on both sides and are galvanically interconnected, a bipolar transistor, the base of which is connected to the output of the control unit, the collector of the transistor is connected to a conductor common to the amplifier and the feedback circuit, and the emitter of the transistor forms the output of the feedback circuit connected to the input of the amplifier [2]. The disadvantage of such a limiter for the amplitude of unipolar pulses is the small amplitude of the signals at its output, which is equal to 10 ... 15 V, which is due to the small maximum permissible base-emitter voltages of modern bipolar transistors [3].
Наиболее близким к заявляемому объекту по максимальному числу существенных признаков является ограничитель амплитуды однополярных импульсов, содержащий вход и выход, биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с выходом ограничителя, а коллектор - с общим для всего устройства проводником, первый резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - со входом ограничителя, второй резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, третий резистор, первый вывод которого соединен с источником питания, а второй вывод - с базой биполярного транзистора, стабилитрон, катод которого соединен со вторым выводом третьего резистора, а анод - с общим для всего устройства проводником, и конденсатор, первый вывод которого соединен со вторым выводом третьего резистора, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником [4, рис.1]. Рассматриваемый ограничитель является частью более сложного устройства, предназначенного для мощного импульсного возбуждения диодов Ганна в импульсных СВЧ-генераторах [4, рис.1].The closest to the claimed object in terms of the maximum number of essential features is a unipolar pulse amplitude limiter containing an input and an output, a bipolar transistor whose emitter is connected to the output of the limiter, and the collector with a conductor common to the entire device, the first resistor, the first output of which is connected to the emitter a bipolar transistor, and the second terminal is with the input of the limiter, the second resistor, the first terminal of which is connected to the emitter of the bipolar transistor, and the second terminal is common to everything a conductor, a third resistor, the first output of which is connected to the power source, and the second output to the base of the bipolar transistor, a zener diode whose cathode is connected to the second output of the third resistor, and the anode with a conductor common to the entire device, and a capacitor, the first output of which connected to the second terminal of the third resistor, and the second terminal with a conductor common to the entire device [4, Fig. 1]. The considered limiter is part of a more complex device designed for powerful pulsed excitation of Gunn diodes in pulsed microwave generators [4, Fig. 1].
Недостатком такого ограничителя амплитуды однополярных импульсов является малая амплитуда сигналов на его выходе, составляющая величину, равную 10…15 В, что обусловлено малыми предельно допустимыми напряжениями база-эмиттер современных биполярных транзисторов [3].The disadvantage of this limiter for the amplitude of unipolar pulses is the small amplitude of the signals at its output, which is equal to 10 ... 15 V, which is due to the low maximum permissible base-emitter voltages of modern bipolar transistors [3].
Задача, на достижение которой направлено предлагаемое решение - создание ограничителя амплитуды высоковольтных однополярных импульсов, обеспечивающего получение на его выходе импульсов с амплитудой, во много раз превышающей предельно допустимые напряжения база-эмиттер современных биполярных транзисторов.The task to which the proposed solution is aimed is to create an amplitude limiter for high-voltage unipolar pulses, which ensures that pulses with an amplitude many times higher than the maximum allowable base-emitter voltages of modern bipolar transistors are received at its output.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в ограничитель амплитуды однополярных импульсов, содержащий вход и выход, биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с выходом ограничителя, а коллектор - с общим для всего устройства проводником, первый резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - со входом ограничителя, второй резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, третий резистор, первый вывод которого соединен с источником питания, стабилитрон, катод которого соединен со вторым выводом третьего резистора, а анод - с общим для всего устройства проводником, и конденсатор, первый вывод которого соединен со вторым выводом третьего резистора, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, введен полупроводниковый диод, анод которого соединен с базой биполярного транзистора, а катод - со вторым выводом третьего резистора.The solution to this problem is achieved by the fact that in the amplitude limiter of unipolar pulses containing input and output, a bipolar transistor, the emitter of which is connected to the output of the limiter, and the collector with a conductor common to the entire device, the first resistor, the first output of which is connected to the emitter of the bipolar transistor, and the second terminal is with the input of the limiter, the second resistor, the first terminal of which is connected to the emitter of the bipolar transistor, and the second terminal is with the conductor common to the entire device, the third resistor is the first the first terminal of which is connected to a power source, a zener diode, the cathode of which is connected to the second terminal of the third resistor, and the anode is connected to a conductor common to the entire device, and a capacitor, the first terminal of which is connected to the second terminal of the third resistor, and the second terminal is common to all device with a conductor, a semiconductor diode is introduced, the anode of which is connected to the base of the bipolar transistor, and the cathode is connected to the second terminal of the third resistor.
На фиг.1 и 2 представлены принципиальная электрическая схема предложенного ограничителя амплитуды высоковольтных однополярных импульсов и принципиальная электрическая схема макета такого ограничителя.Figure 1 and 2 presents a circuit diagram of the proposed limiter amplitude of high-voltage unipolar pulses and a circuit diagram of the layout of such a limiter.
Ограничитель амплитуды высоковольтных однополярных импульсов содержит вход и выход, биполярный транзистор 1, эмиттер которого соединен с выходом ограничителя, а коллектор - с общим для всего устройства проводником, первый резистор 2, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора 1, а второй вывод - со входом ограничителя, второй резистор 3, первый вывод которого соединен с эмиттером биполярного транзистора 1, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, третий резистор 4, первый вывод которого соединен с источником питания, стабилитрон 5, катод которого соединен со вторым выводом третьего резистора 4, а анод - с общим для всего устройства проводником, конденсатор 6, первый вывод которого соединен со вторым выводом третьего резистора 4, а второй вывод - с общим для всего устройства проводником, и полупроводниковый диод 7, анод которого соединен с базой биполярного транзистора 1, а катод - со вторым выводом третьего резистора 4.The amplitude limiter of the high-voltage unipolar pulses contains an input and an output, a bipolar transistor 1, the emitter of which is connected to the output of the limiter, and the collector with a conductor common to the entire device, the first resistor 2, the first output of which is connected to the emitter of the bipolar transistor 1, and the second output - with the limiter input, the second resistor 3, the first output of which is connected to the emitter of the bipolar transistor 1, and the second output - with a conductor common to the entire device, the third resistor 4, the first output of which is connected to the source power supply, a Zener diode 5, the cathode of which is connected to the second terminal of the third resistor 4, and the anode is connected to a conductor common to the entire device, a capacitor 6, the first terminal of which is connected to the second terminal of the third resistor 4, and the second terminal is connected to the conductor common to the whole device and a semiconductor diode 7, the anode of which is connected to the base of the bipolar transistor 1, and the cathode is connected to the second terminal of the third resistor 4.
Ограничитель амплитуды высоковольтных однополярных импульсов работает следующим образом. Напряжение стабилизации стабилитрона 5 выбирается равным требуемой амплитуде импульсов на выходе ограничителя. В исходном состоянии полупроводниковый диод 7 закрыт. Поэтому постоянное напряжение, подаваемое со стабилитрона 5 на катод полупроводникового диода 7, не поступает на базу биполярного транзистора 1 и поэтому может во много раз превышать предельно допустимое напряжение база-эмиттер биполярного транзистора 1. При подаче на вход ограничителя импульсов, имеющих амплитуду меньше, чем значение постоянного напряжения на катоде полупроводникового диода 7, диод 7 остается закрытым. Биполярный транзистор 1 также оказывается закрытым. В этом случае импульс, подаваемый на вход ограничителя, беспрепятственно проходит на его выход и поступает в нагрузку, подключаемую к выходу ограничителя, на которой выделяется импульсное напряжение, равное амплитуде входного импульса за вычетом напряжения, выделяемого на первом резисторе 2. Первый резистор 2 введен для ограничения предельного тока биполярного транзистора 1 при его открывании. При подаче на вход ограничителя импульсов, имеющих амплитуду, превышающую значение постоянного напряжения, установленного на катоде полупроводникового диода 7, последний открывается, и на базе биполярного транзистора 1 устанавливается напряжение, равное напряжению на катоде полупроводникового диода 7. Поэтому, как только амплитуда импульса на выходе ограничителя станет равной напряжению на катоде полупроводникового диода 7, биполярный транзистор 1 открывается, препятствуя дальнейшему росту импульсного тока в нагрузке, поскольку напряжение на эмиттере биполярного транзистора 1 не может значительно превышать напряжения на его базе.The amplitude limiter of high-voltage unipolar pulses works as follows. The stabilization voltage of the zener diode 5 is chosen equal to the required pulse amplitude at the output of the limiter. In the initial state, the semiconductor diode 7 is closed. Therefore, the constant voltage supplied from the zener diode 5 to the cathode of the semiconductor diode 7 does not reach the base of the bipolar transistor 1 and therefore can many times exceed the maximum allowable voltage base-emitter of the bipolar transistor 1. When a pulse limiter having an amplitude less than the constant voltage value at the cathode of the semiconductor diode 7, the diode 7 remains closed. Bipolar transistor 1 is also closed. In this case, the pulse supplied to the input of the limiter freely passes to its output and enters the load connected to the output of the limiter, on which a pulse voltage equal to the amplitude of the input pulse minus the voltage allocated to the first resistor 2 is allocated. The first resistor 2 is introduced for limiting the current limit of the bipolar transistor 1 when it opens. When applying to the input of the limiter pulses having an amplitude exceeding the value of the constant voltage installed on the cathode of the semiconductor diode 7, the latter opens, and on the basis of the bipolar transistor 1, a voltage is set equal to the voltage on the cathode of the semiconductor diode 7. Therefore, as soon as the pulse amplitude at the output limiter will become equal to the voltage at the cathode of the semiconductor diode 7, the bipolar transistor 1 opens, preventing the further growth of the pulse current in the load, since ix at the emitter of the bipolar transistor 1 can not significantly exceed the voltage on its base.
Биполярный транзистор 1 на фиг.1 соответствует транзистору VT1 на фиг.2. Первый резистор 2 на фиг.1 соответствует резистору R1 на фиг.2. Второй резистор 3 на фиг.1 соответствует резистору R3 на фиг.2. Третий резистор 4 на фиг.1 соответствует резистору R2 на фиг.2. Стабилитрон 5 на фиг.1 соответствует стабилитрону VD1 на фиг.2. Конденсатор 6 на фиг.1 соответствует конденсатору С1 на фиг.2. Полупроводниковый диод 7 на фиг.1 соответствует диоду VD2 на фиг.2.The bipolar transistor 1 in FIG. 1 corresponds to the transistor VT1 in FIG. 2. The first resistor 2 in FIG. 1 corresponds to the resistor R1 in FIG. 2. The second resistor 3 in FIG. 1 corresponds to the resistor R3 in FIG. 2. The third resistor 4 in FIG. 1 corresponds to the resistor R2 in FIG. 2. The zener diode 5 in FIG. 1 corresponds to the zener diode VD1 in FIG. 2. The capacitor 6 in FIG. 1 corresponds to the capacitor C1 in FIG. 2. The semiconductor diode 7 in figure 1 corresponds to the diode VD2 in figure 2.
Экспериментальное исследование макета ограничителя, принципиальная электрическая схема которого приведена на фиг.2, проводилось с использованием мощного импульсного усилителя, описанного в [5] и позволяющего получать на его выходе амплитуду импульсов до 100 В при токе в импульсе до 60 А. В результате исследований установлено, что при работе на нагрузку, изменяющуюся в пределах от 100 Ом до бесконечности, импульсное напряжение на выходе ограничителя оставалось неизменным и равным 83 В. При использовании в макете ограничителя, принципиальная электрическая схема которого приведена на фиг.2, в качестве VD1 стабилитрона типа КС527А, импульсное напряжение на выходе ограничителя оставалось практически неизменным и равным 28 В при работе на нагрузку, изменяющуюся в пределах от 6 Ом до бесконечности. Макет ограничителя, реализованный по схеме прототипа, не позволил получить на нагрузке импульсное напряжение более 17 В, что было обусловлено пробоем перехода база-эмиттер транзистора КТ9180Г.An experimental study of the prototype of the limiter, the circuit diagram of which is shown in figure 2, was carried out using a powerful pulse amplifier described in [5] and allowing to obtain at its output a pulse amplitude of up to 100 V at a pulse current of up to 60 A. As a result of studies, it was established that when working on a load that varies from 100 Ohm to infinity, the pulse voltage at the output of the limiter remained unchanged and equal to 83 V. When using a protector in the prototype, the principal electric the electric circuit of which is shown in Fig. 2, as a KD527A type zener diode VD1, the pulse voltage at the output of the limiter remained practically unchanged and equal to 28 V when working on a load that varied from 6 Ohms to infinity. The prototype limiter, implemented according to the prototype scheme, did not allow to obtain a pulse voltage of more than 17 V on the load, which was due to breakdown of the KT9180G base-emitter transistor.
Предложенный ограничитель амплитуды высоковольтных однополярных импульсов по сравнению с устройством-прототипом обеспечивает получение на его выходе импульсов с амплитудой, во много раз превышающей предельно допустимые напряжения база-эмиттер современных биполярных транзисторов.The proposed limiter of the amplitude of high-voltage unipolar pulses in comparison with the prototype device provides for receiving at its output pulses with an amplitude many times higher than the maximum allowable voltage base-emitter of modern bipolar transistors.
Источники информации, использованные при составлении описания изобретенияSources of information used in the preparation of the description of the invention
1. Лебедев И.В., Шнитников А.С., Прохоров Р.А., Скоробогатов Д.В. Новые структурные схемы твердотельных ограничителей мощности. // Радиоэлектроника. - 1991. - №10. - С.9-17.1. Lebedev I.V., Shnitnikov A.S., Prokhorov R.A., Skorobogatov D.V. New block diagrams of solid state power limiters. // Radio electronics. - 1991. - No. 10. - S.9-17.
2. Титов А.А., Семенов А.В., Пушкарев В.П. Устройство защиты усилителя однополярных импульсов от перегрузки по току / Патент РФ №2328818 - Опубл. 10.07.2008. Бюл. №19.2. Titov A.A., Semenov A.V., Pushkarev V.P. Device for protecting an amplifier of unipolar pulses against overcurrent / RF Patent №2328818 - Publ. 07/10/2008. Bull. No. 19.
3. Петухов В.М. Полевые и высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой мощности и их зарубежные аналоги: Справочник. В 4-х томах. - М.: КУбК-а, 1997.3. Petukhov V.M. Field and high-frequency bipolar transistors of medium and high power and their foreign analogues: Reference. In 4 volumes. - M .: KUBK-a, 1997.
4. Пушкарев В.П., Титов А.А., Юрченко В.И. Режимные характеристики импульсного генератора на диодах Ганна типа 3А762 // Доклады ТУСУР. 2010. - №2. - С.138-141. - прототип.4. Pushkarev V.P., Titov A.A., Yurchenko V.I. Performance characteristics of a pulse generator on Gunn diodes of type 3A762 // Reports of TUSUR. 2010. - No. 2. - S.138-141. - prototype.
5. Титов А.А. Мощный импульсный усилитель для возбуждения диодной матрицы инфракрасного излучения // Радиохобби. - 2010. - №5. - С.40-42.5. Titov A.A. Powerful pulse amplifier for excitation of a diode array of infrared radiation // Radio hobby. - 2010. - No. 5. - S. 40-42.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118938/08A RU2467472C1 (en) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | High-voltage unipolar pulse amplitude limiter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118938/08A RU2467472C1 (en) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | High-voltage unipolar pulse amplitude limiter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2467472C1 true RU2467472C1 (en) | 2012-11-20 |
Family
ID=47323407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011118938/08A RU2467472C1 (en) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | High-voltage unipolar pulse amplitude limiter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2467472C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1223669A2 (en) * | 2000-11-30 | 2002-07-17 | Valeo Schalter und Sensoren GmbH | Amplitude modulator and process |
| RU2240645C1 (en) * | 2003-05-16 | 2004-11-20 | Томский государственный университет систем управления радиоэлектроники (ТУСУР) | High-power signal amplitude modulator |
| RU2328818C1 (en) * | 2007-02-19 | 2008-07-10 | Томский Государственный Университет Систем Управления И Радиоэлектроники (Тусур) | Device for overcurrent protection of unidirectional pulses amplifier |
| RU2395897C1 (en) * | 2009-01-22 | 2010-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) | Device for control of powerful unipolar pulses amplitude |
-
2011
- 2011-05-11 RU RU2011118938/08A patent/RU2467472C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1223669A2 (en) * | 2000-11-30 | 2002-07-17 | Valeo Schalter und Sensoren GmbH | Amplitude modulator and process |
| RU2240645C1 (en) * | 2003-05-16 | 2004-11-20 | Томский государственный университет систем управления радиоэлектроники (ТУСУР) | High-power signal amplitude modulator |
| RU2328818C1 (en) * | 2007-02-19 | 2008-07-10 | Томский Государственный Университет Систем Управления И Радиоэлектроники (Тусур) | Device for overcurrent protection of unidirectional pulses amplifier |
| RU2395897C1 (en) * | 2009-01-22 | 2010-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) | Device for control of powerful unipolar pulses amplitude |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2746278T3 (en) | Helmet switching circuit | |
| US7898114B2 (en) | Protective circuit device for a solar module | |
| US8558587B2 (en) | Gate driver | |
| US8310796B2 (en) | Methods and systems for operating power converters | |
| CN112152593B (en) | Driving circuit and laser device | |
| Nikoo et al. | A two-stage DSRD-based high-power nanosecond pulse generator | |
| RU2395897C1 (en) | Device for control of powerful unipolar pulses amplitude | |
| KR102661973B1 (en) | Short protection circuit for power switch | |
| RU2429558C2 (en) | Control device of amplitude of heavy pulse signals | |
| US20160344284A1 (en) | Wide input voltage range dc-dc converter with input surge protection | |
| US8456198B2 (en) | Radiation tolerant complementary cascode switch using non-radiation hardened transistors | |
| RU2467472C1 (en) | High-voltage unipolar pulse amplitude limiter | |
| CN110326216B (en) | High power amplifier circuit with protection feedback circuit | |
| US10236777B2 (en) | Magnetically isolated feedback circuits and regulated power supplies incorporating the same | |
| Kim et al. | Design of trigger circuit for high-power gas switch based on flyback circuit | |
| RU2477563C2 (en) | Device for controlling amplitude of high-voltage unipolar pulses | |
| US10038442B2 (en) | Circuit arrangement for controlling a transistor | |
| US20210259090A1 (en) | High-Frequency Amplifier Assembly for a High-Frequency Generator | |
| US20140198423A1 (en) | Current limiter circuit for control and protection of mosfet | |
| Boyko | Powerful generators of high-voltage pulses with nanosecond fronts | |
| RU2524864C1 (en) | Device for controlling amplitude of high-voltage pulses | |
| RU2595937C1 (en) | Relaxation pulse generator on avalanche transistor with low supply voltage | |
| RU2723463C1 (en) | Transmitting path for excitation of hydroacoustic antenna | |
| Chaplin et al. | Fast ignitron trigger circuit using insulated gate bipolar transistors | |
| RU2380872C1 (en) | Duplex electric weeder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150512 |