Амплитудный детектор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах для измерения амплитуды периодических импульсных сигналов в условиях действия искажающих помех. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости, точности и расширение частотного диапазона. Цель достигается введением в амплитудный детектор, содержащий операционный усилитель 1, интегрирующую цепь из диода 4 и конденсатора 6, дополнительных резистора 2 и диода 3, подключенного между входом диодно-конденсаторной цепи и общей шиной. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1139 А1 (19) 01) (51)4 С 01 R 1 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ъ (21 ) 38511 10/24-63 (22) 18.12.84 (46) 07.04.89. Бюл, В 13 (72) В.К.Цеделенко (53) 621 .317.726(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 911349, кл. G 01 R 19/04, 1979. (54) АМПЛИТУДНЫЙ ДЕТЕКТОР (57) Иэобретение относится к импульс,ной технике и может быть использовано в устройствах для измерения амплитуды периодических импульсных сигиалов в условиях действия искажающих помех. Цель иэобретения — nasbimeHHe помехоустойчивости, точности и расширение частотного диапазона. Цель,: достигается введением в амплитудный детектор, содержащий операционный усилитель I интегрирук1щую цепь иэ диода 4 и конденсатора 6, дополнительных реэистора 2 и диода 3, подключенного между входом диодно-конденсаторной цепи и общей анной. 2 ил.

1 471 139

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах для измерения амплитуды периодических импульсных сигналов в условиях действия искажающих

5 помех.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и расширение частотного диапазона, !О

На фиг. l представлена принцпиальная электрическая схема амплитудного детектора; на фиг.2 - эпюры входного: и выходного напряжений, Амплитудный детектор содержит опе" !5 рационный усилитель 1, резистор 2 интегрирующей цепи, ограничительный диод 3, диод 4 интегрирующей цепи, резистор 5 цепи стабилизации нулевого уровня, конденсатор 6, ключи 7 и 8, 20 подключенные упранляющими входами к шине 9 импульсов сброса, резистор

10 цепи отрицательной обратной связи.

На фиг.l пунктиром показаны также соединения элементов для детектиро- 25 вания импульсов отрицательной полярности.

Детектор работает. следующим обра зом, При отсутствии входного сигнала напряжение на конденсаторе 6 и на выходной шине 11 устройства примерно равно нулю ввиду наличия глубокой отрицательной, обратной связи с выхода интегрирующей цепи через резистор

10 на иннертирующий вход операционного усилителя (ОУ) 1. Точнее на вьгходной шине 11 устройства при отсутствии входного сигнала существуют незначительные пульсации выходного напряжения. относительно нулевого ., уровня напряжения в виде импульсов напряжения малой амплитуды с большой скважностью. При этом открытое состояние диода 4 периодически поддер" 45 живается из-за наличия источника смещения Е,„, который медленно разря-. жает через резистор 5 конденсатор 6 . до нуля и перезаряжает его. Как только напряжение на конденсаторе 6 ста- новится ниже нуля, выходное напряжение ОУ 1 становится положительным

H открывает диод 4 на время, необходимое для компенсации отрицательного напряжения на конденсаторе 6. Как только напряжение на конденсаторе

6 становится выше нуля, выходное на- пряжение ОУ 1 опять становится отрицательным и закрывает диод 4. Начинается медленный перезаряд конденсатора 6 через резистор 5 от источника смещения Е и так далее.

При поступлении на входную шину

12 импульсов положительной полярности на первом этапе работы происходит импульсный процесс заряда конденсато ра и эа N периодов входных импуль< сов напряжение на конденсаторе 6 до с тига е т уровня амплитуды в ходных импуль сон . После этого в начале н торого этапа работы устройстна в интервалы времени, ранние длительности входных импульсон „, на выходе ОУ будет существовать напряжение, равное амплитуде входных импульсов, т.е.

ОУ 1 будет работать в качестве повторителя напряжения, но в дальнейшем с течением времени этот режим работы будет занимать все меньшую часть величины длительности импульсов с„

-В интервалы времени, равные паузе входных импульсов 3„, ОУ 1 всегда работает в качестве компаратора напряжения. Когда напряжение на конденсаторе 6 несколько превышает напряжение, равное амплитуде входных импульсов, ОУ может перейти в режим компаратора напряжения на весь период повторения импульсон за счет того, что действие отрицательной обратной связи прерывается из-эа эапирания диода 4, В дальнейшем, по мере разряда койденсатора 6, ОУ переходит опять в режим повторителя напряжения но время существования импульсон С„, доэаряжая конденсатор 6 до величины, равной. амплитуде входных импульсов (фиг.2).

Второй этап работы, устройства ха рактеризуется тем, что напряжение на накопительном конденсаторе 6 мало отличается от амплитуды импульсов, за счет этого на время, равное длительности импульсов С„, включается стопроцентная отрицательная связь, которая компенсирует разряд конденсатора, происходящего за счет напряжения смещения. ОУ 1 работает в ка" честве повторителя напряжения. На время, равное длительности паузы C„, ОУ. работает в качестве компаратора напряжения sa счет того, что действие обратной отрицательной связи прерывается из-эа запирания диода 4.

Прн этом в начале второго этапа работы устройства ОУ 1 работает в качестве повторителя напряжения нсе

147ll39

I время, равHop. длительности импульсов. Я„ а в дальнейшем этот режим работи занимает все меньшую часть величины длительности импульсов.Соответственно все меньшая величина заряда требуется для все более точного воспроизведения величины амплитуды импульсов и компенсации разряда конденсатора sa счет наличия источника смещения Есм.

Процесс уменьшения длительности выходных импульсов ОУ 1. продолжается до тех пор, пока уменьшение напря кения во время паузы не становится равным увеличению напряжения за время, равное длительности входных им" пульсов ОУ !. Второй этап необходим для уменьшения погрешности детектирования (по сравнению с ее значением на момент окончания первого этапа).

Причем погрешность уменьшается с уве.личением циклов перезаряда конденса тора до N, соответствующего установлению равенства между величинами ItpH- Q5 ращений напряжения на конденсаторе

sa время, равное длительностям импульсов и пауз. Дальнейшее увеличение длительности второго этапа работы оставляет погрешность детектирования неизменной.

Помехи по входной цепи с полярностью, совпадающей с полярностью детектируемых сигналов, оказывают влияние на погрешность, если их амплитуда превышает амплитуду входных импульсных сигналов. Помехи, совпадающие с первым .этапом работы предлагаемого устройства и приходящие во время" действия входных импульсов, приводящих к увеличению эквивалентной длительности входного импульса, и во время пауз между входными измеряемыми импульсами, приводят лишь к незначительному изменению длительности первого этапа работы устройства. Помехи, совпадающие с вторым этапом работы, эффективно интегрируются. Причем для того, чтобы напряжение от действия помехи не накапливалось на конденсаторе, необходимо, чтобы за время, не превышающее длительность паузы между импульсами помехи, оно компенсировалось за счет разряда от источника смещения.

После окончания измерения и снятия показаний об измеряемой амплитуде подается импульс. сброса и на конденсаторе остается некоторое остаточное напряжение 11, В предлагаемом детекторе наличие последовательно включенного в интегрирующую цепь резистора 2 кроме повышения помехоустойчивости (за счет увеличения постоянной времени интегрирования) способствует повышению точности детектирования амплитуды входного сигнала (за счет исключения бросков обратного тока диодов Э и 4, что предотвращает дополнительный разряд конденсатора 6). Резистор 2 обеспечивает дополнительно расширение частотного диапазона работы, поскольку ограничивает прямой ток через диод 3 и 4, а при малых плот- . ностях тока переходные процессы в диодах определяются зарядом и разрядом барьерной емкости диода, накопление же неосновных носителей в базе диода практическй не сказывается.

Уменьшение процесса накопления неосновных носителей улучшает частотные свойства диодов и, как следствие, всего устройства в целом.

Диод 3 ограничивает обратное напряжение на диоде 4 и уменьшает вреся переключения диода 4 в открытое состояние, что повьш ает быстроцействие устройства и тем самым расширяет частотный диапазон детектируемых сигналов.

Формула и э обре тения

Амплитудный детек тор, содержащий операционный усилитель, диодно-конденсаторную интегрирующую цепь, подключенную между выходом операционного усилителя и общей шиной, причем выход диодно-конденсаторной интегрирующей цепи соединен с выходной шиной устройства, связанной через резисторы с источником напряжения смещения и инвертирующим входом операционного усилителя соответственно, причем оба входа onерационного усилителя соединены через резисторы с общей шиной, неинвертнрующий вход операционного усилителя через резистор соединен с входной шиной, и ключ сброса, подключенный параллельно конденсатору, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыиения помехоустойчивостп, точности и расширения частотного диапазона, в него

1471

Аи.

Составитель З.Сапежко

Техред А. Кравчук Корректор Л.Патай .

Редактор Е.Папп

Подписное

Тираж 711

Заказ 1604/47

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 введены дополнительные резистор и диод, причем дополнительный резистор подключен между выходом операционного усилителя и диодом диодно139

6 конденсаторной интегрирующей цепи„ а дополнительный диод — между входом диодно-конденсаторной цепи и общей щиной.