DE1513038B2

DE1513038B2 - CIRCUIT ARRANGEMENT AVOIDING SIGNAL DISTORTIONS TO PROTECT COMPONENTS AND CIRCUITS AGAINST PULSE-LIKE OVERVOLTAGES

Info

Publication number: DE1513038B2
Application number: DE19651513038
Authority: DE
Priority date: 1965-09-29
Filing date: 1965-09-29
Publication date: 1971-08-19
Also published as: DE1513038A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalverzerrungen vermeidende Schaltungsanordnung zum Schutz von Bauelementen und Schaltungen gegen impulsartige Überspannungen, bestehend aus zwei parallel zum Eingang bzw. Ausgang der zu schützenden Schaltung oder den Bauelementen liegenden Dioden in Antiparallelschaltung.The invention relates to a signal distortion avoiding circuit arrangement for Protection of components and circuits against impulse-like overvoltages, consisting of two parallel to the input or output of the circuit to be protected or the components Diodes in anti-parallel connection.

Schaltungsanordnungen, z. B. TF-Leitungsverstärker, müssen vielfach gegen impulsartige Überspannungen, wie sie durch Blitzschläge und Kurzschlüsse in benachbarten Starkstromanlagen in die Trägerfrequenzleitungen induziert werden, geschützt werden. Dies gilt in besonderem Maße für Transistorschaltungen. . Transistoren, bei normalem Betrieb von großer Lebensdauer, sind gegen kurzzeitige Überbelastungen besonders empfindlich. Neben einem Grobschutz in Form von Gasableitern kommen zum weiteren Schutz vor allem Diodenschaltungen parallel zum Eingang oder Ausgang der Verstärker oder parallel zu den Transistoren selbst in Betracht, ao Die niedrige Schwellenspannung der Dioden (Aussteuerungsgrenze) dieser Schaltungen ist für manche Anwendungen sehr nachteilig, da sie die Größe der übertragbaren Wechselspannung auf kleine Werte beschränkt, wenn unzulässig große Signalverzerrungen vermieden werden sollen. Zur Abhilfe wird häufig eine Vorspannung für die Dioden angewendet, was aber unter anderem den Nachteil mit sich bringt, daß ein Mehraufwand an Bauelementen, bedingt durch Vorwiderstände und eine zusätzliche Vorspannungsquelle, erforderlich ist. Eine andere bekannte Schutzschaltung gegen impulsartige Überspannungen, die mit zwei antiparallelgeschalteten Dioden arbeitet, kann ebenfalls nur bei relativ kleinen Pegeln eingesetzt-werden, d. h. meist am Anfang der Verstärker.Circuit arrangements, e.g. B. TF line amplifiers, often have to protect against pulse-like overvoltages, as caused by lightning strikes and short circuits in neighboring power systems in the carrier frequency lines induced, protected. This is particularly true for transistor circuits. . Transistors, which have a long service life in normal operation, are resistant to brief overloads particularly sensitive. In addition to coarse protection in the form of gas discharge tubes for further protection, especially diode circuits parallel to the input or output of the amplifier or parallel to the transistors themselves, ao The low threshold voltage of the diodes (control limit) this circuit is very disadvantageous for some applications, since it increases the size of the Transmittable AC voltage is limited to small values if the signal distortion is impermissibly large should be avoided. To remedy this, a bias voltage is often applied to the diodes, what but among other things brings with it the disadvantage that an additional cost of components, caused by Series resistors and an additional bias voltage source is required. Another known protection circuit against pulse-like overvoltages, which works with two anti-parallel connected diodes, can also only be used at relatively low levels, i.e. H. mostly at the beginning of the amplifier.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Bauelementen und Schaltungen gegen impulsartige Überspannungen unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile so auszubilden, daß Signalverzerrungen weitgehend vermieden werden.The object of the invention is to provide a circuit arrangement to protect components and circuits against impulsive overvoltages To avoid the above-mentioned disadvantages in such a way that signal distortion is largely avoided will.

Gemäß der Erfindung wird die eingangs beschriebene Schaltungsanordnung so ausgeführt, daß die Aussteuerungsgrenze der Dioden durch einen jeder Diode in Serie geschalteten Kondensator selbsttätig in Abhängigkeit von der Amplitude des Nutzsignals angehoben ist und daß die Kondensatorkapazität so bemessen ist, daßAccording to the invention, the circuit arrangement described above is designed so that the Modulation limit of the diodes automatically by a capacitor connected in series to each diode is raised as a function of the amplitude of the useful signal and that the capacitor capacitance is so is measured that

a) die Zeitkonstante des RC-Gliedes aus Kondensatorkapazität und Sperrschichtwiderstand der Diode groß ist gegen die Periode der Nutzwechselspannung und daßa) the time constant of the RC element from the capacitor capacity and the junction resistance of the diode is large compared to the period of the useful alternating voltage and that

b) dem Nutzsignal überlagerte Störimpulse die durch Diodenrichtwirkung am Kondensator entstehende sperrende Vorspannung nicht wesentlieh vergrößern.b) Interfering pulses superimposed on the useful signal caused by diode directivity on the capacitor Do not significantly increase the locking preload.

Durch diese Maßnahmen erhält man eine Schutzschaltung gegen impulsartige Überspannungen, bei welcher ohne eine zusätzlich eingeführte Vorspannung die Aussteuerungsgrenze, bis zu der Wechsel-Spannungen ohne Begrenzung übertragen werden, bei beträchtlich höheren Werten liegt als bei Dioden in bekannter Antiparallelschaltung.These measures provide a protective circuit against pulse-like overvoltages, at which, without an additionally introduced bias voltage, the modulation limit, up to the alternating voltages are transmitted without limitation, at considerably higher values than with diodes in known anti-parallel connection.

An Hand des Ausführungsbeispiels nach der F i g. 2 und den Diagrammen nach F i g. 3 und 4 6g wird die Erfindung näher erläutert. InOn the basis of the exemplary embodiment according to FIG. 2 and the diagrams according to FIG. 3 and 4 6g the invention is explained in more detail. In

F i g. 1 ist vergleichsweise eine Diodenantiparallel- --''-It-Ii-KT v,oViinr\ter Art dargestellt; F i g. 2 zeigt die in eine Schaltungsanordnung eingesetzte Schutzschaltung der Erfindung;F i g. 1 shows a diode antiparallel- - "- It-Ii-KT v, oViinr \ ter type for comparison; F i g. 2 shows the protective circuit of the invention inserted into a circuit arrangement;

F i g. 3 und 4 zeigen einige Diagramme, in denen die Klirrdämpfung über dem Spannungspegel an den Dioden bzw. dem Leistungspegel am Ausgang des Verstärkers aufgetragen ist.F i g. 3 and 4 show some diagrams in which the distortion attenuation over the voltage level at the Diodes or the power level at the output of the amplifier is plotted.

In F i g. 2 ist die zwischen Spannungsquelle und einem Verstärker eingefügte Schutzschaltung dargestellt. Jeder Diode 1 der Antiparallelschaltung ist ein Kondensator 2 in Reihe geschaltet. Für Spannungen an den Klemmen a-b der Spannungsquelle in der Größe der Diffusionsspannung (Schwellenspannung) der Dioden setzt ein Strom in Durchlaßrichtung ein. An den beiden Kondensatoren 2 entsteht eine Gleichspannung, die für die entsprechende Diode 1 als Vorspannung in Sperrichtung wirkt. Dadurch werden die Dioden 1 nicht mehr in der Gegend des Durchlaßknicks betrieben, und die Aussteuerungsgrenze wird weit hinausgeschoben. Die Dioden 1 werden auch bei impulsartigen Spannungsspitzen lei tend, wenn die Kondensatoren 2 für das dem Impuls anstieg entsprechende Frequenzgemisch niederohmi sind. Die Kapazität der Kondensatoren 2 wird s groß gewählt, daß die während der Impulsdauer ic folge der Diodenrichtwirkung an ihnen entstehend Spannung, die die Dioden 1 in Sperrichtung vo< spannt, klein genug bleibt, um die Schutzwirkur der Dioden 1 nicht wesentlich zu beeinträchtigen.In Fig. 2 shows the protective circuit inserted between the voltage source and an amplifier. A capacitor 2 is connected in series with each diode 1 of the anti-parallel circuit. For voltages at the terminals from the voltage source in the size of the diffusion voltage (threshold voltage) of the diodes, a current begins in the forward direction. A DC voltage is produced across the two capacitors 2, which acts as a reverse bias voltage for the corresponding diode 1. As a result, the diodes 1 are no longer operated in the area of the forward bend, and the modulation limit is pushed far beyond. The diodes 1 are lei tend even with pulse-like voltage peaks when the capacitors 2 for the frequency mixture corresponding to the pulse rise are low. The capacitance of the capacitors 2 is selected to be large enough so that the voltage arising on them during the pulse duration ic as a result of the diode directivity, which biases the diodes 1 in the reverse direction, remains small enough so as not to significantly impair the protective effect of the diodes 1.

Die in^ F i g. 3 dargestellten Diagramme zeige die Klirrdämpfung über dem Spannungspegel an de Dioden, und zwar Diagramm 3 bei einer Diode schaltung bekannter Art und Diagramm 4 bei ein Schaltung gemäß der Erfindung. Bei der Diode schaltung beginnt die Klirrdämpfung beispielswei bei p_s= — 0,8Np steil abzufallen, bei der neut Schaltung hingegen nimmt sie mit wachsender Av steuerung weniger stark ab und steigt, nachdem e Minimum durchlaufen wurde, sogar wieder an. E einer Messung mit Sinustönen tritt keine Grenze ί die Aussteuerung mehr auf.The in ^ F i g. 3 diagrams show the distortion attenuation over the voltage level at de diodes, namely diagram 3 in a diode circuit of a known type and diagram 4 in a circuit according to the invention. With the diode circuit, for example , the distortion attenuation begins to drop steeply at p _s = - 0.8Np, with the new circuit, on the other hand, it decreases less sharply with increasing Av control and even increases again after e minimum has been passed. With a measurement with sine tones, there is no longer any limit ί the modulation.

Bei den in F i g. 4 dargestellten Diagramm welche die Klirrdämpfung als Funktion des L stungspegels am Ausgang eines Verstärkers in ein bestimmten Anwendungsfall zeigen, gilt Diagramr für einen Verstärker mit einer aus antiparalle Dioden bestehenden Schutzschaltung, Diagramr für den Verstärker allein und Diagramm 7 für c Verstärker mit der erfindungsgemäßen Schutzscl rung. Während bei Verwendung der einfachen odenschaltung die Klirrdämpfung vor Erreichen Aussteuerungsgrenze des Verstärkers zusamrr bricht, hat sie beim Verstärker mit der neuen Sch schaltung annähernd den gleichen Verlauf wie I Verstärker allein. Die erfindungsgemäße Schal verkleinert also im Gegensatz zu der bekan Diodenschaltung die Aussteuerungsgrenze des stärkers nicht mehr.With the in F i g. 4, which shows the distortion attenuation as a function of the L. show the performance level at the output of an amplifier in a specific application, Diagramr applies for an amplifier with a protective circuit consisting of anti-parallel diodes, Diagramr for the amplifier alone and diagram 7 for c amplifiers with the protective ccl according to the invention tion. While using the simple odenschaltung the distortion attenuation before reaching The amplifier's control limit collapses, it has the amplifier with the new Sch circuit almost the same course as I amplifier alone. The scarf according to the invention In contrast to the well-known diode circuit, it reduces the control limit of the stronger no more.

Claims

Claim:

Circuitry to avoid signal distortion to protect components Circuits against pulse-like overvoltage consisting of two parallel to the input Output of the circuit to be protected or components lying diodes in antipa circuit, thereby marking the modulation limit of the diodes (1)

Löij

a capacitor (2) connected in series to each diode is automatically increased depending on the amplitude of the useful signal and that the capacitor capacitance is dimensioned so that a) the time constant of the jRC element consisting of capacitor capacitance and junction resistance of the diode is large compared to the period of the useful alternating voltage and that
b) The interference pulses superimposed on the useful signal do not significantly increase the blocking bias voltage created by the diode directivity on the capacitor.

1 sheet of drawings