Пиковый детектор импульсов

 

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано в приборах для измерения амплитуды импульсов. Цель изобретенияповьшение быстродействия путем уменьшения постоянной времени заряда запоьшнающего конденсатора. Пиковый детектор содержит операционный усилитель 1, диод 2, первый транзистор 3, первый резистор 4, шину 5 источника питания, запоминающий конденсатор 6, повторитель 7 напряжения и второй резистор 8. Кроме того, в него введены второй транзистор 9 с противоположным типом проводимости по отношению к первому транзистору 3, ускоряющий конденсатор 10 и третий резистор 11. Емкость ускоряющего конденсатора 10 намного меньше емкости запоминающего конденсатора 6. Введение в устройство вьппеупомянутьгх элементов позволило также сформировать сигнал отрицательной обратной связи таким образом, чтобы несмотря на его § задержки в повторителе напряжения и дифференциальном усилителе исключить (Л перекомпенсацию. Тем самым пиковый детектор реализует повышенное быстродействие без применения дорогостоящей сверхширокополосной элементной базы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ао 4 G 01 R 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3861026/24-21 (22) 01.03.85 (46) 23.11.86 . Бюл. Р 43 (72) О.В.Сухий (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 951161, кл. G О1 R 19/04, 12.09.80.

Алексеенко А.Г., Коломбет Е.А. и Стародуб Т.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. - M.: Советское радио, 1980, с.187, рис. 7.!7а. (54) ПИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано в приборах для измерения амплитуды импульсов. Цель изобретения— повышение быстродействия путем уменьщения постоянной времени заряда запоминающего конденсатора. Пиковый детектор содержит операционный усилитель 1, диод 2, первый транзистор

„„SU„„1272259 А 1

3, первый резистор 4, шину 5 источника питания, запоминающий конденсатор 6, повторитель 7 напряжения и второй резистор 8. Кроме того, в него введены второй транзистор 9 с противоположным типом проводимости по отношению к первому транзистору 3, ускоряющий конденсатор 10 и третий резистор 11 Емкость ускоряющего конденсатора 10 намного меньше емкости запоминающего конденсатора 6 ° Введение в устройство вышеупомянутых элементов позволило также сформировать сигнал отрицательной обратной связи таким образом, чтобы несмотря на его с задержки в повторителе напряжения и @ дифференциальном усилителе исключить перекомпенсацию. Тем самым пиковый детектор реализует повышенное быстро- С действие беэ применения дорогостоящей сверхширокополосной элементной базы. 1 ил.

1272259

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано в приборах для измерения амплитуды импульсов.

Цель изобретения — повышение быстродействия путем уменьшения постоянной времени заряда запоминающего конденсатора.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема пикового детектора импульсов.

Пиковый детектор импульсов содержит операционный усилитель 1, диод

2, первый транзистор 3, первый резистор 4, шину 5 источника питания, запоминающий конденсатор 6, повтори.тель 7 напряжения, второй резистор

8, второй транзистор 9, ускоряющий конденсатор 10, третий резистор 11.

Неинвертирующий вход операционного усилителя 1 соединен с входной шиной детектора, выход подключен к катоду диода 2 и соединен с базой первого транзистора 3, коллектор которого через первый резистор 4 подключен к шине 5 источника питания. База второго транзистора 9 соединена с коллектором первого транзистора 3, а эмиттер подключен к шине 5 источника питания. Запоминающий конденсатор 6 первым выводом подключен к общей шине. Вход повторителя 7 напряжения соединен с эмиттером первого транзистора 3 и через цепочку параллельно соединенных ускоряющего конденсатора

10 и третьего резистора 11 подключен к второму выводу запоминающего конденсатора 6 и коллектору второго транзистора 9. Выход повторителя 7 напряжения соединен с выходной шиной детектора и через второй резистор 8 подключен к аноду диода 2 и инвертирующему входу операционного усилителя

Пиковый детектор работает следующим образом, В исходном состоянии при отсутствии входного напряжения транзисторы

3 и 9 заперты, напряжение на конденсаторах 6 и 10 отсутствует, выходное напряжение детектора равно нулю °

При воздействии на вход детектора скачка напряжения положительной полярности выходное напряжение операционного усилителя l начинает уве личиваться, диод 2 оказывается смещенным в обратном направлении, кру55 закончен, эмиттерньФ ток транзистора 3 и базовый ток транзистора 9 ограничиваются резистором ll что исключает насыщение транзисторов. Протизна нарастания выходного напряжения определяется только скоростными свойствами усилителя 1. При достижении выходным напряжением усилите5 ля уровня отпирания первого транзистора 3 эмиттерный переход транзистора 3 получает прямое смещение и через базу начинает протекать ток. Beличина базового тока определяется величиной выходного напряжения усилителя l, входным сопротивлением транзистора 3, комплексным сопротивлением эмиттерной цепи, составленной из параллельно соединенных ускоряющего конденсатора 10 и третьего резистора 11 и последовательно подключенного к ним запоминающего конденсатора 6, причем емкость конденсатора 10 намного меньше емкости конденсатора 6.

В момент появления прямого базового тока эмиттерная цепь имеет минимальное сопротивление, так как конденсатор 10, выполняя роль коррек тирующей емкости, шунтирует резистор

ll. В результате сильно увеличивается начальный ток базы и сокращается время нарастания фронта коллекторного тока первого транзистора. ПроисЗО ходит заряд конденсаторов 6 и 10 по цепи: шина 5 источника питания, резистор 4, транзистор 3, конденсатор

)О, конденсатор 6, общая шина. При этом почти все напряжение эмиттер

З5 транзистора 3 — общая шина оказывается приложенным к конденсатору 10.

Когда падение напряжения на резисторе 4 достигает уровня отпирания второго транзистора 9, зарядный ток конденсаторов 10 и 6, протекающий через -,ранзистор 3, становится больше, так как резистор 4 шунтируется сопротивлениемоткрытого эмиттерного перехода транзистора 9.На этом этапе

45 переходного процесса для второго транзистора конденсатор 10 выполняет роль ускоряющей базовой емкости— преобладающая часть зарядного тока протекает через базу второго транзистора, он отпирается. Заряд запоминающего конденсатора 6 ускоряется эа счет протекания тока по цепи: шина

5 источника питания, транзистор 9, общая шина. Заряд конденсатора 10

1272259 чением коэффициента усиления операционнОГО усилителя 1

После прохождения входным напряжением своего амплитудного экс гремального значения транзисторы 3 и 9 заперты и пиковый детектор переходит в режим хранения заряда, накопленного на запоминающем конденсаторе.

Он находится в этом режиме все время, 10 пока напряжение на запоминающем конденсаторе и, следовательно, напряжение на выходе детектора больше входного. При этом усилитель 1 продоп— жает находиться в активном состоянии, !

5 так как теперь он охвачен отрицательной обратной связью через проводящий диод 2, а разность между входным и выходным напряжением гасится на резисторе 8. При поступлении на вход детектора напряжения, превьппающего выходное, в схеме происходит процесс, аналогичный описанному вьппе, — запоминающий конденсатор заряжается до нового уровня входного напряжения.

В предлагаемом пиковом детекторе

25 импульсов обеспечивается уменьшение постоянной времени запоминающего конденсатора и, таким образом, повьппение быстродействия. Кроме того, ис30 ключается перекомпенсация и, следовательно, повьппается точность. исходит слежение, с некоторым отставанием, напряжения на запоминающем конденсаторе 6 за выходным напряжением дифференциального усилителя. При условии использования достаточно высокочастотных и мощных транзисторов начальная ошибка слежения в основном будет определяться емкостью конденсатора 10, а крутизна нарастания напряжения — сопротивлением резистора 11 °

Суммарное напряжение конденсаторов 6 и IO поступает на вход повторителя 7 напряжения, с его выхода на выход детектора и через резистор

8 на инвертирующий вход операционного усилителя 1. Когда это напряжение превысит входное напряжение детектора на величину чувствительности усилителя 1 с некоторой задержкой, вызванной переходными процессами, выходное напряжение усилителя начнет уменьшаться. За время переходных процессов в усилителе 1 заряд запоминающего конденсатора 6 продолжается, напряжение на эмиттере транзистора 3 становится несколько больше выходного напряжения усилителя 1. В результате на эмиттерном переходе транзистора 3 образуется обратный перепад напряжения, ток базы скачком изменяется с прямого на обратный. Созданы условия для быстрого эапирания транзистора 3, его коллекторный ток спадает до ну- 35 ля. Начинает запираться второй транзистор 9.

Детектор отрегулирован таким образом, что за время эапирания транзисторов 3 и 9 ускоряющий конден- <0 сатор 10 через резистор 11 разряжается практически до нуля, а запоминающий конденсатор 6 дозаряжается до уровня входного напряжения детектора по цепи: шина 5 источника пита- 4 ния, находящийся в режиме перехода от активного состояния к запертому транзистор 9, запоминающий конденсатор 6, общая шина. Благодаря наличию стопроцентной отрицательной обратной связи между выходом повторителя 7 напряжения и операционным усилителем 1 постоянного тока, описанные переходные процессы заканчиваются лишь тогда, когда выходное напря- SS жение детектора становится равным входному с точностью до погрешности статизма, обусловленной конечным энаФ о р м у л а и з о б р е т е н и я

Пиковый детектор импульсов, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с входной шиной, выход соединен с катодом диода и базой первого транзистора, коллектор которого через первый резистор подключен к шине питания, запоминающий конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной, повторитель напряжения, вход которого соединен с эмиттером первого транзистора, а выход — с выходной шиной, и через второй резистор с инвертирующим входом операционного усилителя и анодом диода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены второй транзистор с противоположным типом проводимости по отношению к первому транзистору, ускоряюший конденсатор, емкость которого намного меньше емкости запоминающего конденсатора, и третий резистор, при этом кол1272259 Ь тий резистор к эмиттеру первого транзистора, база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора, а эмиттер — с шиной питания. лектор второго транзистора подключен к второй обкладке запоминающего конденсатора и через соединенные параллельно ускоряющий конденсатор и треСоставитель А.Пучковский

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Редактор В.Петраш

Заказ 6334/44 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4