Коммутатор с переменной знака выходного напряжения

 

Изобретение относится к радиотехнике, и может быть использовано в приемо-усилительных устройствах в цепях обработки и коммутации полярности импульсных напряжений сигнала, следующих через относительно короткий интервал времени на фоне шумовой помехи. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем совмещения функции коммутатора и интегратора с обеспечением при этом относительно высокой скорости установки начальных условий после прекращения воздействия входного напряжения сигнала . Коммутатор переменой полярности выходного напряжения содержит операционный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через первый и второй резисторы соединены с входом устройства, а между неинвертирующим входом операционного усилителя и общим проводом включен канал сток-исток полевого транзистора. Дополнительно введены полевой транзистор, RC-фильтр нижних частот и операционный усилитель с коммутируемой отрицательной обратной связью на диоде. Неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя соединен с входом устройства, инвертирующий - с выходом источника опорного напряжения, а его выход соединен с затвором полевого транзистора , при этом точка соединения затвора дополнительного полевого транзистора и выхода фильтра нижних частот является выходом устройства. Параллельно резистору RC-цепи фильтра нижних частот включен диод. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. С/ с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (51)5 Н 03 К 17/687

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773376/21 (22) 25,12.89 (46) 23,12.91. Бюл. ¹ 47 (72) Н.Я. Балагура, О,В. Голоцуков, А.Н. Логинов и В,Н. Руснак (53) 621.382(088.8) (56) Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — M.: Мир, 1982, с, 282.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1128386, кл, Н 03 К 17/687, 1983. (54) КОММУТАТОР С ПЕРЕМЕННОЙ ЗНАКА

ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиотехнике, и может быть использовано в приемо-усилительных устройствах в цепях обработки и коммутации полярности импульсных напряжений сигнала, следующих через относительно короткий интервал времени на фоне шумовой помехи. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем совмещения функции коммутатора и интегратора с обеспечением при этом относительно высокой скорости установки начальных условий после прекращеИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемоусилительных устройствах в целях обработки и коммутации полярности импульсных напряжений сигнала, следующих через относительно короткий интервал времени на фоне шумовой помехи, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей .и сокращение времени установки начальных условий.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема коммутатора с переменой знака выходного напряжения; на,,5U „„1700750 А1 ния воздействия входного напряжения сигнала. Коммутатор переменой полярности выходного напряжения содержит операционный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через первый и второй резисторы соединены с входом устройства, а между неинвертирующим входом операционного усилителя и общим проводом включен канал сток-исток полевого транзистора. Дополнительно введены полевой транзистор, RC-фильтр нижних частот и операционный усилитель с коммутируемой отрицательной обратной связью на диоде.

Неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя соединен с входом устройства, инвертирующий — с выходом источника опорного напряжения, à его выход соединен с затвором полевого транзистора, при этом точка соединения затвора дополнительного полевого транзистора и выхода фильтра нижних частот является вы- ходом устройства. Параллельно резистору

RC-цепи фильтра нижних частот включен диод. 1 з,п. ф-лы, 2 ил. фиг. " — эпюры напряжений в основных точках схемы.

Коммутатор с переменой знака выходного напряжения содержит операционный усилитель 1, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через резисторы 2 и 3 соединены с входом 4 устройства.

Между неинвертирующим входом операционного усилителя 1 и общим проводом включен сток-исток полевого транзистора 5, Выход дополнительного операционного усилителя 6 через диод 7 соединен с затвором полевого транзистора 5, Неинвертиру1700750 ющий вход дополнительного операционного усилителя 6 соединен с входом устройства 4, à его инвертирующий вход через резисторы 8 и 9 соединен с источником опорного напряжения (Uonop) и через резистор 10 — с общим проводом.

Между входом дополнительного операционного усилителя 6 и его инвертирующим входом включен диод 11.

Дополнительный полевой транзистор

12 вклрчен между инвертирующим входом . Операционного усилителя 1 и общим проводом. Затвор полевого транзистора 12 соединен с выходом 13 устройства и через параллельно соединенные резистор 14 и диод 15 — с выходом операционного усилителя

1. Между выходом устройства 13 и общим проводом включен накопительный конденсатор 16 фильтра 17 нижних частот.

Коммутатор функционирует следующим образом.

В момент времени t1(фиг. 2а) на вход 4 устройства поступает-напряжение импульсного сигнала 4х, амплитуда которого превышает уровень опорного напряжения (Uax>Uonop), Напряжение сигнала с положительной полярностью выделяется на выходе дополнительного операционного усилителя

6 и прикладывается к диоду 11 в направлении непроводимости, При запертом диоде 11 коэффициент усиления дополнительного операционного усилителя 6 возрастает до максимального значения (Koy6 макс). Через открытый диод 7 выходное напряжение операционного усилителя 6 поступает на затвор полевого транзистора 5 и переводит его в режим непроводимости (фиг. 2в).

При переводе полевого транзистора 5 в режим непроводимости, ток через резистор

2 практически не протекает и на неинвертирующий вход операционного усилителя амплитуда напряжения сигнала (0вх) поступает без ослабления. Так как с момента t1 операционный усилитель 1 функционирует в режиме неинвертирующего усилителя, то на его выходе (фиг. 2б) выделяется напряжение положительной полярности, которое переводит диод 15 в режи;.1 непроводимоати. Напряжение с выхода операционного усилителя 1 через резистор 14 поступает на потенциальный вывод конденсатора 16 и заряжает его с постоянной времени х (фиг. 2g), r»p = RC, где и — сопротивление резистора 14, С вЂ” емкость конденсатора 16.

Постоянная времени интегрирования рассчитывается под ожидаемую длительность коммутируемого импульсного сигнала (t»p = тимп) Запертый диод 15 практически не вносит погрешности а т,вр,.

По мере заряда конденсатора 16 происходит возрастание напряжения положительной полярности нв выходе 13 устройства. Это же напряжение поступает на затвор дополнительного полевого транзистора 12 и переводит его в режим неправомерности, при этом за счет уменьшения глубины отрицательной обратной связи операционного усилителя 1 повышается его коэффициент усиления Кмвкс

0вых оу1= Кмахс Usx p

rue Овых oy1 — НаПРЯжЕНИЕ На ВЫХОДЕ ОПЕРационного усилителя 1, После прекращения воздействия прироста импульсного нап ряжения сигнала (момент времени т2) напряжение на затворе полевого транзистора 5 уменьшается до нулевого значения, за счет возрастания проводимости канала сток-исток полевого транзистора 5 операционный усилитель 1 переводится в режим усилителя — инвертора (фиг. 26).

За счет временной задержки фильтра 17 нижних частот в течение некоторого времени после 12 дополнительный полевой транзистор 12 функционирует в режиме непроводимости, при этом цепь Отрицательной обратной связи операционного усилителя 1 разомкнута

При наличии на входе 4 устройства постоянной составляющей шумовой помехи

Uo положительной полярности на выходе операционного усилителя 1 выделяется усиленное напряжение отрицательной полярности, которое переводит диод 15 в режим проводимости через открытый переход ко40 торого разряжается конденсатор 16 (фиг, 2г, ПостоЯннаЯ вРемени РазРЯДатp83 конденсатора 16 тразЖС (Гпрд15+ Гвых oy1), ГДЕ Гпр д15 СОПРотИВЛЕНИЕ ОтхрЫтОГО ДИОДа

15;

Гвых оу1 — ВЫХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОПЕрационного усилителя 1.

TBK KBK ВЗ(гпрд15+ Гвыхоу1), тО t зар31рвэ что позволяет обеспечить обработку импульсных сигналов с постоянной времени

7»р и обеспечить при этом относительно малый интервал времени установки начальных условий после прекращения воздействия импульсного прироста входного сигнала, После завершения разряда накопительного конденсатора 16, в момент времени 1з, устройство переводится в исходный режим, при этом операционный усилитель 1 функ1700750 ционирует в режиме инвертирующего усилителя с минимальным значением козффициента усиления Кмин.

Формула изобретения

1. Коммутатор с переменной знака выходного напряжения, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через первый и второй резисторы соответственно соединены с входом коммутатора,;< неи н верти рующему входу операцион ного усилителя подключен исток полевого транзистора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены дополнительный полевой транзистор, фильтр нижних ",àñ,-от, выполненный в виде RC-цепи, вход которсI.o подключен к выходу операционно:.:.с усилителя, выход — к затвору дополнительного полевого транзистора, канал сток-исток - аторого подключены соответственно к инвертирующему входу операционного усилителя и к общей шине, и дополнительный операционный усилитель с отрицательной обратной связью в виде

5 диода, неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя соеди, нен с входом устоойствз, инвертирующий вход через резисторы — c источником опорного напряжения, а его выход соединен

И через диод с з тв.".ром полевого транзисторе, сток кото; ого подключен к общей шине, при атом т".- ка соединения затвора дополнительного полевого транзистоpR и Оь хода . илbTp3 нижних частот

15 является выходе:- устройства.

" . Комму-а;ор по и. 1, о т л и ч а ю щ и й"., я тем, что, с целью сокращения времени ус новки начальных условий, параллельно

20 резистору RC-цепи фильтра нижних частот

Включен диод.

5 биР,3

Составитель Л. Скобелева

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор, О. Кравцова

Редактор Н.Бобкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 161

Заказ 4477 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНПЦ CCCP

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