Пороговое устройство

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиоэлектронной измерительной аппаратуре, а также в составе устройств обнаружения полезных импульсных сигналов на фоне шумовой помехи с медленно изменяющейся интенсивностью в широком динамическом диапазоне. Целью изобретения является повышение быстродействия. Наличие операционного усилителя 5 и диода 7 позволяет сократить время установления начальных условий после воздействия импульсного напряжения, действующего на входе, за счет быстрого разряда конденсатора 8 фильтра 6 нижних частот. Кроме того, пороговое устройство содержит делитель 3 напряжения и операционный усилитель 1, охваченный положительной обратной связью. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (g1)g Н 03 К 5/24 С 05 В 1/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4441440/24-21 (22) 14.06.88 (46) 15.03.90. Бюп. N 10 (72) Н, Я. Балагура (53) 621. 374 (088. 8) (56) Патент ГДР Е 203445, кл. Н 03 К 3/295, 1984. (54) ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиоэлектронной измерительной аппаратуре, а также в составе устройств обнаружения полезных импульсных сиг„„SU„„1550612 А 1

2 налов на фоне шумовой помехи с медленно изменяющейся интенсивностью в широком динамическом диапазоне. Целью изобретения является повышение быст-, родействия.Наличие операционного усилителя 5и диода 7позволяет сократить время установления начальных условий после воздействия импульсного напряжения, действующего на входе, за счет быстрого разряда конденсатора 8 фильтра 6 нижних частот. Кроме того, пороговое устройство содержит делитель 3 напряжения и операционный усилитель

1, охваченный положительной обратной связью 2 ил.

1550612

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиоэлектронной измерительной аппаратуре, а также в составе устройств обнаружения полезных импульсных сиг5 налов на фоне шумовой помехи с медленно изменяющейся интенсивностью в широком динамическом диапазоне.

Целью изобретения является повыше- 10 ние быстродействия.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема предлагаемого порогового устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Пороговое устройство содержит операционный усилитель (ОУ) 1, охваченный положительной обратной связью, выполненной на резисторе 2, выход которого является выходом устройства, Г-образньпi делитель 3 напряжения, включенный между входной шиной 4 и неинвертирующим входом операционного усилителя 1., при этом выход Г-образного делителя 3 напряжения подключен к неинвертирующему входу дополнительного операционного усилителя (ОУ) 5, инвертирующий вход которого подключен непосредственно к выходу фильтра 6 нижних частот в виде RC-цепи и инвер30 тирующему входу операционного усилителя 1 и через диод 7 к выходу дополнительного операционного усилителя 5 и входу фильтра 6 нижних частот.

Пороговое устройство работает следующим образом.

При поступлении на входную шину

4 напряжения постоянной составляющей шумовой помехи (U ) положительной полярности, когда входное импульсное на-40 пряжение сигнала равно нулю (Us„ „

= О) (см. фиг. 2а), напряжение с выхода делителя 3 напряжения (Б е„„) одновременно поступает на неинвертирующие входы ОУ 1 и 5. 45

Напряжение Ugе о, которое поступа1 ет на неинвертирующий вход ОУ1, при пороговом напряжении (U р ) с нулевым уровнем переводит его в режим срабатывания. ОУ 1 благодаря положитель- 5 ной обратной связи, выполненной на резисторе 2, функционирует в триггерном режиме. При срабатывании ОУ1 на

его выходе выделяется постоянное напряжение положительной полярности (фиг. 2г). Напряжением Up,eno ОУ5 переключается в режим насыщения и на

его выходе выделяется постоянное напряжение положительной полярности.

При этом выходным напряжением ОУ5 и диод 7 переводится в режим непроводимости. На фиг. 1 приведено включение диода 7 для входных напряжений устройства положительной полярности. Напряжение с выхода ОУ5 через резистор 8 поступает на потенциальный вывод конденсатора 9 и заряжает его до уровня

1)„ос постоянной времени ь е фильтра

6 нижних частот, включенного в цепь отрицательной обратной связи ОУ5.

В течение интервала времени tä-с„ (фиг. 2а,б) наступает равенство выходного напряжения делителя 3 (U> „ ) и напряжения на потенциальном выводе конденсатора 9 (U„e>.о ). Интервал л времени t -t, примерно равен с< .При

U*en.o = и пор о ОУ1 пере ючается в установившийся режим (фиг. 2г), а выходное напряжение ОУ5 резко уменьшается до уровня U,ц „„ „ (фиг,2в). После переключения режимов работы ОУ1 и 5 устройство переводится в установившийся режим, при этом на его выходе выделяется постоянное напряжение отрицательной полярности. При поступлении на входную шину 4 устройства импульсного напряжения сигнала (U „„ „) с длиьх.имп1 тельностью (с„„„,), которая превьппает постоянную времени (<.«) фильтра 6 нижних частот (с, „ ), на выходе делителя 3 напряжения выделяется напряжение (Unpen и„„„), которое поступает одновременно на неинвертирующие входы.ОУ1 и 5. Если U n „„„„, превьппает по уровню U, „, то в момент времени с происходит срабатывание ОУ1 и на его выходе выделяется постоянное напряжение положительной полярности.

Одновременно со срабатыванием ОУ1, происходит переключение ОУ5 в режим насыщения и на его выходе выделяется максимальное напряжение положительной полярности, которое переводит диод 7 в режим непроводимости. Напряжение с выхода ОУ5 через резистор 8 поступает на потенциальный вывод кон- денсатора 9 и заряжает его до уровня

Unop и„„, с постоянной времени сне фильтра 6 нижних частот.

Диод 7 на интервале времени с -t> находится в р ежиме н епр о водимос ти и, практически, его обратное сопротивление (r 0 ) не влияет на процесс заряда кондейсатора 9, если r .о-,< R,. где R — сопротивление резистора 8. В момент наступления времени с напряжение 1)дел. и мги U rrop. èìn 4 (фиг . 2а, б ) 5 1550612

При идел им.,=П"р им, 1 про ходит переключение режимов работы ОУ1 и 5. На выходе ОУ 1 устанавливается постоянное напряжение отрицательной полярности, а на выходе ОУ5 напряжение положи5 тельной полярности резко уменьшается до уровня 1)вал.iоgs

«M 1) еюх оз

>Бац о „(фиг. 2в) . В момент наступления времени t< импульсное напряжение 10 сигнала (U > „„,„,) на выходной шине 4 устройства уменьшается до нулевого уровня. При наличии на входной шине 4 устройства напряжения постоянной составляющей шумовой помехи (0о) выходное напряжение делителя 3 напряжения уменьшается до уровня Одело . При

Плел о а Бп и „, на выходе ОУ1 сохраняется полярность напряжения установившегося режима (фиг. 2г) .

При Unop.иллп1 1)дел.о напряжение на выходе ОУ5 изменяет свою полярность на противоположную, при этом диод 7 переводится в режим проводимости и через его открытьй,переход на интервале времени с -t происходит разряд конденсатора 9 (фиг. 2в).

Время разряда конденсатора 9 (с, ) может быть найдено иэ выражения, гg.9Ô + Гьы оч 1

40 (Ж по .о + 1) пор. имп ) 1)дел о)

При этом происходит переключение режима работы ОУ5, и его выходное напряжение изменяет свою полярность на противоположную. Выходным напряжением

ОУ5 диод 7 переводится в режим прово50 димости и через его открытый переход за относительно короткий интервал вре.мени (t д, t<-с ) происходит разряд конденсатора 9 до уровня U„ <о, механизм разряда которого аналогичен механизму разряда при r и„

Формула изобретения где Ко„— коэффициент усиления ОУ5; — глубина коммутируемой отрицательной обратной связи

ОУ5; г .+

-- - — сопротивление диода 7 в ре1 о

Ч жиме проводимости

t Sbx o — — — — выходное сопротивление ОУ5

1 ВК" охваченного отрицательной обратной связью.

Так как сия- . Геых оч (-- - + — — — — ) ((R, 1+ВКоц то с „ « cñ фильтра 6 нижних частот, с что обеспечивает относительно высокое быстродействие устройства.

После разряда конденсатора 9 в момент времени с на его потенциальном выводе устанавливается напряжение

0поп.о = 1)дело ° При поступлении на входную лину 4 устройства импульсного напряжения сигнал (Ugx иллп ) с лл„„( (С„с, и если напряжение на выходе делителЯ 3 (U e . имп ) превышает 1) по .о э происходит срабатывание ОУ1. Напряже20

35 ние U e„„ „ поступает на неинвертирующий вход ОУ5, при этом на его выхо де напряжение резко возрастает,а диод 7 переводится в режим непроводимости. Выходное напряжение ОУ5 через резистор 8 поступает на потенциальный вывод конденсатора 9 и заряжает его, при этом за время действия импульсного напряжения UNMA ïîðîãoBîå напряжение (U пор а ) увеличивается на величину h U пор и мп ° Величина 1) пор ими может быть найдена иэ выражения имп

" с по . имп дел. имп К о95 ° (1 де Кр,35 коэффициент усиления ОУ5

Как следует из приведенного выражения, прирост напряжения ЬИ „„ „„„„ обратно пропорционален постоянной вре- мени 2 „ фильтра 6 нижних частот.

В течение действия импульсного напряжения сигнала (t„„„ ) в схеме устройства автоматически поддерживается неравенство 1)дел, имп 2) ®ппр,о 1)лор „ „) 1 которое обеспечивается за счет соответствующегo выбора соотношения л и ожидаемой максимальной длительностью импульсного напряжения сигнала (с„м„ ) им" мокс

Практически, при проектировании схемы должно выдерживаться условие „с>

5симп „„. После уменьшения импульсимп. макс ного напряжения сигнала до нуля (U и„и „„= 0) происходит переключение

ОУ1 в исходный Режим, а на выходе делителя 3 напряжения напряжение иэменяется с ОAPh.имп и до УРовня Удел,о .

Напрлжение (U паро + -5 U„ > иллп )з,.посту пающее на инвертирующий вход ОУ5 превышает по уровню напряжение которое поступает на его инвертирующий вход с выхода делителя 3 напряжеПороговое устройство, содержащее операционный усилитель, охваченный положительной обратной связью, выход

1550612

+u.

РУ5 +

Sea(ЮУ1

Составитель Н.Маркин

Редактор Т.Парфенова Техред М.Дидык

Корректор И.Нароши

Заказ 278 Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН !

Нт СССР

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

Производственно-издательскии комбинат Патен ", r.Óæãîð ц, у . р

lI ч о л. Га га ина 101 которого является выходом .устройства, фильтр нижних частот в виде RCцепи и Г-.образный делитель напряжения, включенный между входной шиной и не5 инвертирующнм входом операционного усилителя, инвертирующнй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен дополнительный ! операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходом

Г-образного делителя напряжения, а инвертирующий вход подключен к выходу фильтра нижних частот в виде RC-цепи непосредственно и через диод — к входу фильтра нижних частот в виде

RC-цепи, который подключен к выходу дополнительного операционного усилителя °