Устройство фиксации уровня
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для стабилизации постоянной составляющей при амплитудном анализе импульсов. Целью изобретения является расширение области использования устройства за счет подавления относительно медленных изменений постоянной составляющей входного сигнала. Эта цель достигается тем, что в устройстве фиксации уровня, содержащем входную шину 1, соединенную с прямым 3 и параллельными 2 каналами, выходы которых соединены с соответствующими входа-2ми сумматора 4, выход которого соединен с выходной шиной 5, прямой канал 3 содержит повторитель 9 напряжения, вход которого является входом прямого канала 3, пара/шельный канат 2 составлен из детектора 6 минимума сигнала, генератора 8 стабилизированного положительного тока,фиксирующего конденсатора 7 и повторителя 10 напряжения, причем вход детектора 6 минимума сигнала соединен с входом параплельного канала 2, а выход - с выходом генератора 8 стабилизированного тока, одной мз обкладок конденсатора 7 и входом повторителя 9 напряжения, другая обкладка фиксирующего конденсатора 1 соединена с общей шиной, а выход повторителя 9 напряжения соединен с выходом параллельного канала, выход лозторителя 9 напряжения Q прямом канале 3 соединен с выходом прямого канала. Устройство выделяет из входного сигнала импульсы, скорость нарастания которых превышает пороговую, и формирует их относительна заданного уровня. 4 ил.(Лс•ч00»»дел VIИзобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано для стабилизации постоянной составляющей при амплитудном анализе импульсов,Известно устройство фиксации уровня, содержащее усилитель-ограничитель, формирователь импульсов привязки, два источника опорного напряжения, разделительный конденсатор, низкоомный дели-тель, транзисторные ключи, высокоомный делитель и истокоаый повторитель.Недостатками устройства являются ограничение чувствительности порогом срабатывания усилителя-ограничителя, невозможность работы, если смещения постоянного уровня входного сигнала превышают порог срабатывания усилителя-ограничителя, наличие значительных искажений полезного сигнала из-за работы
союз сОВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (Я)5 Н 03 K 5/08
ГОСУДАРСТВЕНЖЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887382/21 (22} 16;10.90 (46) 07.12.92. Бюл. hh 45 (71) Казанский государственный университет (72) A. А. Валиуллин (56) Авторское свидетельство СССР
М 1228242, кл, Н 03 К 5/08, 1986.
Авторское свидетельство СССР
М 1252928, кл. Н 03 К 5/08, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ УРОВНЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для стабилизации постоянной составляющей при амплитудном анализе импульсов. Целью изобретения является расширение области использования устройства за счет подавления относительно медленных изменений постоянной составляющей входного сигнала. Эта цель достигается тем, что в устройстве фиксации уровня, содержащем входную шину 1, соединенную с прямым 3 и параллельными 2 каналами, выходы котсрых соединены с соответствующими входаИзобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано для стабилизации постоянной составляющей при амплитудном анализе импульсов, Известно устройство фиксации уровня, содержащее усилитель-ограничитель, формирователь импульсов привязки, два источника опорного напряжения, разделительный конденсатор, низкоомный дели„„5Q„„1780157 А1 ми сумматора 4, выход которого соединен с выходной шиной 5, прямой канал 3 содержит повторитель 9 напряжения, вход которого является входом прямого канала
3, параллельный канал 2 составлен из детектора 6 минимума сигнала, генератора 8 стабилизированного положительного тока,фиксирующего конденсатора 7 и повторителя
10 напряжения, причем вход детектора 6 минимума сигнала соединен с входом параллельного канала 2, а выход — с выходом генератора 8 стабилизированного тока, одной из обкладок конденсатора 7 и входом повторителя 9 напряжения, другая обкладка фиксирующего конденсатора 7 соединена с общей шиной, г выход повторителя 9 напряженил соединен с выходом параллельного канал,."„выход повторителя 9 напряжения в прямом канале 3 соединен с выходом прямого канала. Устройство выделяет из входного сигнала импульсы, скорость нарастания которых превышает пороговую, и формирует их относитель1 о задан ного уровня. 4 ил. тель, транзисторные ключи, высокоомный делитель и истоковый повторитель.
Недостатками устройства являются ограничение чувствительности порогом срабатывания усилителя — ограничителя, невозможность работы, если смещения постоянного уровня входного сигнала превышают порог срабатывания усилителя-ограничителя, наличие значительных искажений полезнога сигнала из.-за работы
1780157 кл)о tQA, трудоемкий процесс регулировки козффлциентав деления резистивных делителей.
Известно та!Оке устройство, содержащее элемег!т,з"адержки), инвертор, кампаратар, ycuJlNTQJ1b ОГpGHN÷N! eëü, формирователь импуль" со В и ривязки, т!)анзистарный к)1 Io t, ИСТОЧНИК ОПООНОГО Hat(P$3)K8HNR, Р3ЗДЕЛИтельный конденсатор.
Недостатками устройства являются неабходимОсть фиксации Гlпт6нциала на БхОД ,ой шине Б исход)!ом состоянии„ ограничение чувствительности порогом срабатывачия !<Омпаратора, наличие импульс)нях помех на выходе из-за работы
T03нзистОpH0ГО ключа, Н!3!(более близким к г)редлагаемаму явJ)!tBTctt УстРайства фи«cat)NN УРОВ)!Я, соДБРжа)цее ttp»MON KBHap., образован ныи последовательным соединением повторителя, разделительного конденсатора, элемента задержки, и параллельный канал, Образованный последовательным c06J) l(H8нием двух диодна-резисторных цепочек и ингертирующега интегратора, прлчем выхОДы ОбОих KBHBJIÎB пОДключены Ко БхОДу сумMNp)ttotöeÃÎ Ittcè)INTeëÿ. ПÎстаянныс Времени заряда и разряда параллельного канала настраиBаются ДО Mа ксиMал ь)!ОГО соответствия аналогичным параметрам прямого).Знала, а линия задержки Б прямом канале:«встраивается в соответствие с за))ер)«кой СИ ГН3Ла В itapa)ttteJ) bHOM KBHBJIe ! аким Образам, при поступлен!Ли импульсов на вход устройства в прямом и параллельном каналах будут происходить смещения постаяннога ypoвня, равные по
Величине, но противоположные па знаку, 1!сдаваемые tta вход су)1;лат:,03 BTN! смещеНИЯ БЗБИМНО КОМ!16!!С)лРУ)ОТСЯ, И На БЫХП )8 оста!атея импульсы, прашедшле Через пряM0N ! Цель 11забретения расширение обла сти использования устройства за счет подавления относительна медленных изменений постоянной составля!а!цей Бход-!!Ого сиг:1333. )Q 1 Ф» 2О ЗО Дб 40 лГ ,дО %<азан)!3)1 IJ)e»b достиГ38тся Teм,. чта В устройстве фиксации уровня, содержащем входну!О шину, саединенну)о с прямым и параллел.-:ным каналами, выходы каторь!х соединены с соатветству)о цим!л входам:-.: сумматора, выход которого соединен с ыходной шиной, прл атом прямой канал содержит повторитель напряжения, вход котороГО ЯВля8тся ВхОдОм паямаГО канала, параллельный канал составлен из детектора ми;-!имума сигнала, I et epBTcpa стабили:-.!.рован наго паложител ьнога тока, фиксиру10щеГО конденсата!)а и павтарит8ля напряжечия, причем вход детектора минимума си; нала соединен са входом параллельного канала, а выход — с Выходом генератора стабилизированного така, одной из абкладок конденсатора и входам повторителя напряжения, другая обкладка фиксирующего конденсатора соединена с абщел шинол, а выход повторителя напряженил соединен с Выходом параллельного канала, Выход . автори!.еля напряжения в прямом канале соединен с выходом прямоt 0 канала, Сопоставительный анализ с прототипам показывает, что заявляемое устройства отличается новым составом прямого и параллельного Kattanoe. Б прямом канале садер>кится только повторитель, а парал- лельный канал состоит из детектора минимума с фи,<сиру!Ощим канденсатсром, генератора тока и повторителя. Использова;Ne Б заявляемом устройстве,детектора мини;(ума Входного сигнала совместно с падкл!Оченным к его фиксиру!ащему конденсатору генератора положитель toto тока позволя "T Выделить из входного сигнала составля!Ощу!О с относительна малой с:OpocTbl0 нарастания. Вычитая KOTOpJIÎ из исходнаГО сиГнала можно ПОЛУЧИТЬ БХОДНЫ6 И:: 1Г) )Л ЬСЬ1, СфаР! (и РОББНч ые ОтHасиTeуlьнet задa H !IOГО уoа Вня нaп !)яжения. На фиг, 1 представлена схе;..(a усгройсt3B фиксации уровня, на которой показаны Б,Oq усгаоайства 1. паоаллельный 2 и паяма)й ) каналы, сумматор 4, выход устройста 5, детектор б минимча сигнала, фи«сиру!а!цлй 1<онденсатор 7, генератор 8 стабилизирсваннага положительного тгка, повторители 9 и 10, ! -. фиГ, 2 HÎK333HB ВРемен ная диа ГРамма ):::»bl устройства. причем на фиг. 2а гюка -, исходный сигнал на входе устройства„где условно лзображен полезный сиг1!ал )Основание импу ibса) !а. ме,"л8н на нарастаюгцем уровне с характерны:. перепа)10!и, обусловленным nN !(фег)6нц!(ру!О-! )1!л)1 льйг"! Бие!л це! I !i cite« Гр ))л! О!(Це t )l;; f780t57 " п 45 тракта, на фиг, 26 показано напряжение на фиксирующем конденсаторе, на фиг. 2в— разносный сигнал на выходе устройства, На фиг. 3 показана временная диаграмма работы устройства, когда входной сигнал (фиг. Ça) содержит низкочастотную компоненту. На фиг, 36 показан сигнал на выходе устройства. На фиг, 4 приведена принципиальная схема устройства фиксации уровня, на которой дополнительно к фиг. 1 показаны ОУ 10 — 14, транзисторы 15, 16, диод 17, конденсаторы 18 — 20, резисторы 21 — 32, источник опорного уровня напряжения Up 33. Во время работы устройства фиксации уровня возможны дв-«режима. Первый режим, имеющий место в интервалах времени т1, t5 (фиг. 2), реализуется, когда скоаость нарастания входного сигнала меньше r орсгавай скорости, т,е. скорости заряда фиксирующего конденсатора 7 генератором тока 8. В этом случае детектор минимума 6 поддерживает на конденсаторе 7 потенциал, равный потенциалу на входе устройства. Таким образом, на выходе сумматора 4 будет наблюдаться уровень напряжен: я, отличающийся от константы суммирования Up на величину суммарного смещения В используемых OY U<>; (фиг. 2в), которое имеет величину, не превь«шающую десятков милливольт, и может быть скомпенсировэно либо соответствующей коррекцией U0 либо коррекцией смещения в любом OY уст::а"«ствэ. Во второй режим устройство переходит, когда скорость нарастания входного сигнала превышает пороговое значение, определяемое скоростью заряда конденсатора 7 от генератора тока 8 (интервал времени 1з нэ фиг. 2). Время t2, затрачиваемое нэ переходный процесс в детекторе минимума, практически не влияет на выходной сигнал. После этого времени детектор минимума 6 уже не отслеживает входной сигнал, давая возможность конденсатору 7 заряжаться токо л генератора 8, в результате чего напряжение на этом конденсаторе растет с заданной пороговой скоростью, Тэк ка; этот нарастающий уровень напряжения вычитается сумматором 4 из исходного сигнала, то порогову>о скорость нарастания следует выбирать на несколько порядков меньше скорости нарастания переднего фронта рабочих мпульсов, что позволит вь«читать из них медленно нарастаюшую составляющую без существенного уменьше««ия их амг«литуды. Ксгдэ во aper,я спада входного импульса напряжение нэ Входе устройства станет меньше напряже««ия на фиксирующем канденсаторе 7, через некоторое время tp (фиг 2l, составляюшее несколько десятков наносекунд, параллельный канал вновь будет отслеживать входной сигнал, За время тл напряжение на конденсаторе 7 несколько превысит входное напряжение, что приведет к появлению небольшого отрицательного выброса на выходе устройства (фиг. 2в), который, однако, несущественен для последующего амплитудного анализа. На фиг. 3 илл«острируется работа устройства в момент перепада постоянной составляющей вход"ого сигнала, при условии, что скорость нарастания этого перепада не превь>шаег пороговую скорость нарастания, обозначенную нэ фиг. За пунктиром, исходящим из or.;-i oaàíèé рабочих импульсов. На фиг. Зб показаны те же импульсы, зафиксиоованные на уровне Up, задаваемом источником напряжения 33 (фиг. 4). На фиг. 4 показан вариант принципиальной схемы заявляемого устройства, на которой представлены элементы, содержащиеся в функциональных блоках, показанных на фиг. 1. Транзистор 15 обеспечивает достаточную величину разряднога така кон-. денса1орэ 7 и позволяет сократить время t4 (ф« . 2). Диод 17 и,".кг«ючает насыщение OY ":2 в моменты в .смени tg, Резистор 23 предотвращэет возможную генерацию ОУ 1? на низкой частоте. Назначение остальных элементов очевидно. В устройстье применены ОУ ЕР544УД2А (поз. l0-14 на ф г. 4), транзисторы КТЗ45Б (15) и КП103Е (16, ... диод КД521А (17). Зксг>луатэц я заявляемого устройства выявила, что ано в отличие ат известного устройства аналогичного назначения, обеспечивает заданные характеристики без каких-либо регулиpopo>(времяэависимых ,.ара:летров.. Пр: этом смещения уровня фиксации определяются только температурным дрейфом напряжений смещения используемых ОУ, в тo время как в известном устройстве смешения уровня фиксации могут возникать также из-за смещений постоянного уровня входного сигнала и рассогласования Времязэвисимых параметров в прямом и гарэллельном каналах, Особенность заявляемого устройства заклю «эется в .;см. что небольшие изменения пороговой скорости нарастания не окэзывэ«от влияния HB эффективность работы устройства, при условии что эта скорость выбрана оптимально. Такое устройство позволяет значительна снизить требования к используемым времязадэ«ощим эле«ентэм и упростить процесс настройки и эксплуэтац;и устро«,«ствэ. 1780157 Формула изобретения Устройство фиксации уровня, содержащее входну о шину, соединенную с прямым и параллельными каналами, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с ВыхОднОЙ шинОЙ, при Этом прямой канал содержит повторитель напряжения, вход которого является входом прямого канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования устройства за счет подавления относительно медленных изменений постоянной составляющей входного сигнала, в параллельный канал введены детектор минимума сигнала, генератор стабилизированного положительного тока, фиксирующий ко денсатор и повторитель напряжения, причем вход де5 текторэ минимума сигнала соединен с входом параллельного канала, а выход — с выходом генератора стабилизированного тока, с одной из обкладок конденсатора и входом повторителя напряжения, другая об1О кладка фиксирующего конденсатора соединена с общей шиной, а выход повторителя напряжения соединен с выходом параллельного канала, выход повторителя напряжения в прямом канале соединен с выходом 15 прямого канала. : 80157 Составитель й. галиуллин Техред M,ÌoðããHòçë Корректор O. Юрковецкая Редактор Производственно-издательский комбина-- "Патент, r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4440 Тираж Подr c:oe ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Рауы.ская наб., 4/5
