Амплитудный ограничитель

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике , аналоговой вычислительной технике , ядерной электронике, промышленности для допускового контроля, измерительной аппаратуре и др Ограничитель может передавать линейно с единичным масштабным коэффициентом сигнал на выход, пока текущее значение сигнала не превысит некоторое пороговое значение, после чего уровень сигнала остается постоянным. Особенностью ограничителя является использование в качестве ограничительного элемента транзистора , работающего в режиме ключа. Входом ограничителя служит инвертирующий вход операционного усилителя, на неинвертирующий вход которого подано опорное напряжение. Сигнал с входа через резистор подается на выход ограничителя с присоединенным параллельно ему транзистором, на базу которого подано управляющее напряжение с выхода операционного усилителя . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s Н 03 К 5/24, 5/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОП ИСАН И Е И ЗС)БРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4727661/21 (22) 04.08.89 (46) 23.08.92. Бюл. hh 31 (71) Институт физики высоких энергий АН

КазССР (72) И.С.Мартьянов (56) Алексеенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем.- M.: Радио и связь, 1985, с, 279-180, Горошков Б.И. Радиоэлектронные уст- ройства.- M.: Радио и связь, 1984, с. 305, рис.

13, 16. (54) АМПЛИТУДНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике, аналоговой вычислительной технике, ядерной электронике, промышленности для допускового контроля, измерительной

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике, вычислительной и контрольно-измерительной технике.

Изобретение решает задачу создания устройства, которое передает с единичным масштабным коэффициентом сигнал на выход, пока текущее значение сигнала не превысит заданного порогового значения, начиная с которого дальнейший уровень сигнала остается постоянным.

Известны ограничители с включенйем стабилитронов s цепь обратной связи операционного усилителя, Недостатками указанных ограничителей являются. влияние параэитных емкостей стабилитронов, их токов утечки и темпера<в> 5LJ > 1 757094 А 1 аппаратуре и др, Ограничитель может передавать линейно с единичным масштабным коэффициентом сигнал на выход, пока текущее значение сигнала не превысит некоторое пороговое значение, после чего уровень сигнала остается постоянным, Особенностью ограничителя является использование в качестве ограничительного элемента транзистора, работающего в режиме ключа. Входом ограничителя служит инвертирующий вход операционного усилителя, на неинвертирующий вход которого подано опорное напряжение. Сигнал с входа через резистор подается на выход ограничителя с присоединенным параллельно ему транзистором, на базу которого подано управляющее напряжение с выхода операционного усилителя. 2 ил. турного дрейфа, а также воэможность формирования выходного сйгнэла лишь при больших входных напряжениях или большом коэффициенте усиления..

Наиболее близким к заявляемому является ограничитель, содержащий операционный усилитель, инйертирующий вход которого подключен через резистор к выходной шине, транзистор, входную шину и ñточник опорного напряжения.

Недостатками этого ограничителя являются малый динамический диапазон входных сигналов и низкая чувствительность: при низком коэффициенте усиления (К = 10) невозможно ограничение "малых" сигналов порядка единиц милливольт, тэк как для надежного открывания транзистора

1757094 необходим импульс с напряжением в единицы вольт. Поэтому для малых сигналов.усиление должно составлять сотни единиц и более. С другой стороны, при огра-.лчении больших сигналов усиление не должно пре- 5 вышать единиц-десятков, В противном случае операционный усилитель войдет в насыщение, и работа схемы нарушится, В этих условиях динамический диапазон известного устройства не может превышать не- 10 скольких десятков единиц, а реальная чувствительность имеет значение сотен милливольт.

Ф

Цель изобретения — расширение динамического диапазона входных сигналов и 15 повышение чувствительности устройства.

Повышенная чувствительность и расширенный динамический диапазон предложенного устройства позволяют эффективно использовать его в измерительных многока- 20 нальных системах сбора и обработки аналоговых данных, так как при этом не требуется дополнительное усиление сигналов. Этому способствует также то, что в отличие от известного обьекта в предло>кенном принци- 25 пиально. не требуется балансировка нуля операционного усилителя, работающего в предложенном устройстве в режиме компаратора.Поставленная цель достигается тем, гго 30 входная шина соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к базе транзистооа, эмиттер которого соединен с источником опорного напряжения и неинвертиру ощим 35 входом операционного усилителя, а коллектор — c выходной шиной, Сущность настоящего изобретения заключается в том, что приведенная совокупность признаков обеспечивает воз- 40 можность управления коэффициентом передачи делителя, верхним плечом которого является резистор R, а нижним (уп ра an яемым)" сопротивление коллекторно-эмиттерного перехода тр" íçèñòîðà, По- 45 рог ограничения задается уровнем опорного чапря>кения U«p, приложенного к неинвертирующему входу операционного усилителя, работающего в режиме компаратора. Выходной потенциал операцион- 50 ного усилителя до момента превышения амплитуды входного сигнала уровня U«p выбирается таким, чтобы транзистор, работающий в режиме ключа, был закрыт. В этом случае коэффициент передачи схемы 55 равен к — =1 при условии R « Кк, Где R<" сопротивление ключа в закрытом состоянии (транзистор в режиме отсечки).

Таким образом, сигнал передается на выход без ослабления. Начиная с момента превышения амплитуды сигнала уровня

Uoðp, полярность выходного потенциала на выходе усллителя скачком меняется на обратную, что вызывает открывание ключа (транзистор в режиме насыщения). Ввиду очень малой величины сопротивления транзистора, находящегося в состоянии насыщения (единицы-десятки ом), коэффициент передачи К «1, и напряжение на выходе схемы остается равным выбранному порогу ограничения вплоть до снижения амплитуды сигнала ниже уровня Uorp

Имеется много примеров применения транзистора в указанных режимах отсечки и насыщения для работы в качестве ключа.

Однако использование транзистора-ключа в соответствии с указанными конкретными соединениями элементов в схеме амплитудного ограничителя расширяет динамический диапазон входных сигналов не менее, ? чем в 10 раз, и повышаетчувствительность до единиц милливольт.

На фиг, 1 представлена блок-схема амплитудного ограничителя; на фиг, 2 — временная диаграмма в узловых точках схемы.

Амплитудный ограничитель содержит операционный усилитель 1, транзистор 2, источник 3 опорного напря>кения и резистор 4, Работу ограничителя рассмотрим при случаях одиночных положительных импульсоа произвольной формы, поступающих на его вход, В соответствии с сущностью изобретения и для частного случая использования в схеме транзистора проводимости р-и-р-типа полярность источника опорного напряжения дол>кна быть положительной (фиг.2).

На фиг, 2 обозначено; U>,(t) — напряжение сигнала на входе; U o(t) — напряжение сигнала на выходе; U> — управляющее напряжение на базе транзистора; Uorp— величина опорного напря>кения (порог ограничения); t1M t2 — моменты времени пересечения порога ограничения входным напряжением, До момента времени tt транзистор находится в режиме отсечки, и сигнал передается на выход схемы практически без ослабления, При достижении сигналом уровня Uorp (момент времени t1) и до момента времени to транзистор будет открыт отрицательным импульсом напряжения, поступающим с выхода операционного усилителя, работающего в режиме компаратора.

1757094

Составитель В. Семенова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Вашкович

Редактор В. Данко

Заказ 3099 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

В этом случае коэффициент передачи схемы будет много меньше единицы, так как открытый транзистор, находящийся в насыщении, имеет сопротивление порядка единиц-десятков ом, и напряжение сигнала 5 на выходе будет постоянным и поддерживаться на уровне О,р. Таким образом, сигнал будет ограничен по уровняю U

Амплитудный ограничитель, содержа- 10 щий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен через резистор к выходной шине, транзистор, входную шину и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона входных сигналов и повышения чувствительности, входная шина соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к базе транзистора, эмиттер которого соединен с источником опорного напряжения и неинвертирующим входом операционного усилителя, а коллектор — с выходной шиной,