Импульсный усилитель со стабилизацией нулевого уровня на выходе

 

(61) Дополнительное к авт. Спид-ву

2 (Я2) заявлено 22.03, i 6 (21)2335997/18-21 (О1) Я. (л, Н О3 К З/ОО

1 при оедииеииец заявки РРс

Гкудвратаепвй анкет

С аата Впастра ЯР в деяю из66рапни9 м 6тк1нФтий (23) Приоритет— (46) Дата опубликовании описания 23.О3„78

I (53) УЙК621,37 а (О88.8) (43) Опубликовано 16.04.78, Бюллетень %14 (72) Автор, изобретения

И. A. Рубинштейн

Московский Ордена Ленина и ордена Tpygoaol.o 1(расного

Знамени,г сударственный университет им. N. B. Ломоносова

=..а) ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ СО СтЛВИЛИЗЛПНЕй

НУЛЕВОГО УРОВНЯ HA ВЬ(ХОДЕ

Изобретение о;:..Осится к Обпасти импульсной техники, широко испопьзуемой, например, в ядерной Физике.

Известен импуньсный усипитепь со стабипизацией нуневого уровня на выходе, о.=цшествняемой интегриру1ошей цепочкой и дифференциапьным усипитепем постоянного тока, которые вкпючены поспедоватепьно в цепь внешней отрицатепьной обратной связи импупьсного усипитепя (1 1.

Недостатком такого импульсного усипи-.тела со стабипизацией нупевого уровня явпяется ухудшенное соотноп ение сигнапшум за счет произвопьного уменьшения амппитуд импупьсов, спедующих друг за дру- ц гом с интервапом порядка нескопьких дпитепьностей импупьса и менее за счет выбрОСОВ противоположной ПОпярности, Кз известных устройств наиболее бпизким по технической сушности к - 2О мому явпяется импупьсный усипитепь со стабипизапией нулевого уровня на выходе, осушествпяемой двумя дифференциапьнымн усилителями постоянного тока с емкастной обратной связью, ввпоченнымн после- 25 доватепьно в иекль внешней отрицательной обратной связи имп "л1 11ого усилителя 2 . Недостатком такого устройств" является искажение амппитудных распреде. ений импульсов, спедуюших друг за другом с интервапами порядка нескольких длитепьнсютей импульса и менее. Зти искажения возникают вследствие отсутствия на выходе

-.à"êîãî усипитепя постоянной составпяюшей при подаче на его вход поспедоватепьПОсти Одно11опярных и мпупьсов. Позтому каждый импупьс сопровождается выбросом противопопожл10й пОпярнОсти, кОтОрый и искажает амппитудные распредепюния им пупьсов, измеренные Относитепьно нупе

ВОй ПИНИИ, Пель изобретения — уменьшение искаже ний формы амппитудных распределений выХОДНЫХ ИМПУПЬСОВ.

Пепь достигается тем, что в импульсный усилитель со стабилизацией нулевого уровня на выходе, содержаший усипитепь постоянного тока, вход которого подкпючен к выходу интегрируюшей цепочки, а выход соединен со входом импупьсного усипителя введены электронный ключ и дополнитеньУ ный конденсатор, которые подключены параллельно входу интегрирующей цепочки, устройство определения положения максимума импульса, вход которого подкпючен к выходу импульсного усипителя, а выхоц соединен с управляющим входом электронного ключа, и нелинейная цепь, которая подклк чена между выходом импуньсного. усилитепя и входом интегрирующей цепочки. Не- и линейная цепь содержит параллельно соединенные развязываюший резистор и цепоч= ку из диода и ограничительного резистора.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Импульсный усипитель со стабипизацией

I нулевого уровня на выходе содержит уси"литель 1 постоянного тока, интегрирующую цепочку, состоящую из резистора 2 и конденсатора 3, импульсный усилитель 4, устройство 5 определения положения максимума импульса, дополнительный конденсатор

6, разделительный конденсатор 7, эпектронный кпюч 8, диод BI развязываюший 10 и огр анич и те пьный 1 1 резисторы. Вход 1 2 устройстВа соединен с ВыхОдом усилителя

4 через конденсатор,,а выход 13 устройства явпяется одновременно входом устройства 5 определения положения максимума импульса.

Импульсный усилитель работает следующим образом. K

В отсутствии импупьсов напряжение на выходе усилителя 4 поддерживается бпизким к нулю цепью внешней отрицатепьной обрат ной связи: резисторы 10 и 2>конденсатор

3, усилитепь 1. Обратная связь осушест- д вляется в постоянном токе и на низких частотах, ограниченных сверху постожпюй времени <„ где С - емкость конденсатора 3;

R †значения сопротивлений резистоf0> 1. ров 10 и 2, соответственно

Напряжения на конденсаторах 3 и 6 также близки к нулю.

С пояпением на выходе импупьсного усипитепя 4 положитепьного импупьса (фиг. 2а) конденсатор 6, емкость которого на два порядка меньше емкости конденсатора 3, начинает заряжаться с постоянной времени

Тз С6 (010)(gal j1 где С вЂ” емкость конденсатора 6.

Зта постоянная-времени выбирается на два порядка больше дпительности импульса., Поэтому, когда импупьс на выходе импульсного усипитепя 4 достигает максимума, конденсатор 6 оказывается t заряженным до напряжения, вепичина которого примерно на два порядка меньше амппитуды импульса, но пропорционапьна ей. Этим goc-тигается уменьшение количества заряда, цоступаюшего на интегрирующую цепочку с каждым импупьсом, что эквивалентно соответствующему уменьшению дифференци» руюшего действия цепи внешней обратной связи. В момент достижения импульсом максимума срабатывает устройство 5 определения попожения максимума импупьса ° (фиг. 2б) и замыкает электронный кпюч 8.

Конденсатор 6 начинает разряжаться с постоянной времени (фиг. 2В) Й С С - и где Я я — сопротивление электронного кпюча в открытом состояния, Время замыкания элеьтронного клоча 8 выбирается порядка 3fp8 ба пее, чтобы конденсатор 6 успел разрядиться, чем и обеспечивается предотвращение накоппения заряда От ОднОГО импупьса K другому. Есги сигнап на вход усипитепя подается через раздепитепьный конденсатор

7, то импупьс на выходе импульсного уси.лителя 4 сопровождается выбросом обратной цопярности

Напряжение выброса через диод 9 и резистор 11 заряжает конденсатор 6 "с постоянной времени а о"-С ((Я +Я )И1,, ИЯ

Где R q — сопротивпение диОда 9 В пря мОм направпении;

"ч - содротивпение резистора 11.

Так как (Я 9 + Й <<) Ч скорость заряда конденсатора 6 напряжением выброса много бопьше скорости заряда его нацряжением импульса.

Отрицательное напряжение, возникшее на конденсаторе 6 за счет выброса, поступает на интегрирующую цепочку, состоящую из резистора 2 и конденсатора 3, накацпивается на конденсаторе 3, усиливается усипитенем постоянного тока и поступает в-виде медпенно меняюшегоса напряжения,на импульсный усипитепь 4, смещая напряжение на его выходе в сторону попожитедьньй значений, что эквивален-;-но уменьшению вепичины выброса противонопожной попярности.

Если сигцап на вход импульсного усипителя 4 подается гапьванически, то цепь

6ОЗ1О7 ускорения заряда конденсатора 6 (диод 9 и резистор 1Ц в работе не участвует до тех рор, пока напряжение на выходе ймпульсного усилителя 4 в интервалах между импуг- сами не станет отрицательным эа счет смещения уровня, когда период следования импульсов превышает их дпитепьность в полторадва раза.

Это отрицатепьное напряжение через диод 9, резистор 11.заряжает конденсатор 10

6 с постоянной времени - . Возникшее на конденсаторе 6 напряжение поступает на интегрируюшую цепочку из резистора 2 и конденсатора 3 и далее через усилитель

1 постоянного тока иа вход импупьсного усилитепя 4, смешан уровень на его выходе в сторону попожитепьных значений.

Резистор 11 спужит дпя ограничения выходного тока импупьсного усипитеня 4, если амплитуда выброса на его выходе окажется много больше потенциала отпирания диода 9.

Ч = (2-8)Ч

Так как при ràáoòå устройства сохраняется пропорциональность между амплитудой импульса на выходе импупьсного усипитепя 4 и амппитудэй напряжения на конденсаторе 6, абсопютная в=-пичнна изменения амплитуды за счет наличия выброса пропорциональна самой амгпитуде, а относительная ошибка постоянна дня. scex амппитуд измеряемого диапазона.

Испопьзование такого устройства при сохранении высокой стабипьности уровня в отсутствие сигнапа существенно упу ппает его нагрузочные характеристики, а именно, уменьшает искажение амппитудного распредепечия импульсов, препятствует ухудшению соотношения сигнап-шум, позвопяет соеди- @ нять вход усипитепя с выходом источника сигнала через раздепитепьный конденсатор, устраняя тем с, мым влияние нестабильности выходного напряжения источника сигнапа на нестабипьность выходного напряжения усидитедя и допуская соединение устройств с разпичными потенциалами выхода н входа без существенного ухудшения нагрузочных характеристик.

Формупа изобретения

1. Импульсный усилитель со стабипиэацией нулевого уровня на выходе, содержащий усилитель постоянного тоха, вход которого подкпючен к выходу интегрирующей цепочки, а выход соединен со входом импульсного усипитепя, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью уменьшения искажений формы амплитудных распредепений выходных импупьсов, в него введены электронный ключ и допопнитепьный конденсатор, которые подключены параппельно входу интегрирующей цепочки, устройство опредепения положения максимума импульса, вход которого подключен к выходу импульсного усилигепя, а выход соединен с управпяюшим входом электронного ключа, и непинейная цепь, которая подкпючена между выходом усилитепя и входом интегрирующей цепочки.

2. Усипитепь по п. 1, о т и и ч а юш и и с я тем, что нелинейная цепь содержит" параппепьно соединенные развязываюший резистор и цепочку из диода и ограни KBT EGx 0 резистора

Источники информации, принятые во вни-мание при экспертизе:

1ЕЕЕ "> < o МцЖ ° Ьс еисе, % 19, ч. Х, с 445, 1972.

2. Авторское свидетепьство СССР № 396821, Н ОЗ К 5/00, 1973603107

Составитель Л. Колосков

Радектор Н, Зайцева Техред Э Чужи@ Корректор Е, fleqp

Заказ l875/54 Тираж 1086 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Фипиап ППП Патент г. Ужгород, уп. Проектнаи, 4