Быстродействующий преобразователь амплитуды импульсов

 

пЗ661,373

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.04.77 (21) 2472027/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

G 01 R 19/04

Государственный комитет

СССР ао делам нэобретеннй н открытнй (53) УДК621.317..7 (088.8) Опубликовано 05.05.79. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 30.05.79 (72) Авторы изобретения

И. М. Онищенко и Ю. М. Сапига (71) Заявитель

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в быстродействующих системах контроля радиоэлектронной аппаратуры для линейного преобразования амплитуды импульсов в постоянное напряжение.

Известен преобразователь импульсов, содержащий пиковый детектор, элемент сравнения в виде мультивибратора, интегратор, усилитель, выходной сигнал которого используется в качестве сигнала обратной связи на конденсатор, последовательно включенный с конденсатором пикового детектора (1).

Недостатком преобразователя является низкое входное сопротивление, сравнительно низкая точность преобразования и большое время восстановления исходного состояния после прекращения подачи входного сигнала, что ограничивает быстродействие устройства.

Наиболее совершенным является быстродействующий преобразователь амплитуды импульсов, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, расширитель и интегратор, выполненный в виде усилителя с емкостной обратной связью, последовательно соединенные элемент согласования, второй элемент сравнения и второй расширитель, включенные между входом первого элемента сравнения и входом усилителя, выход которого соединен со свободным входом первого и второго элементов сравнения (2).

Недостатком известного преобразователя является большое время восстановления (сотни микросекунд — несколько секунд) исходного состояния устройства после пре1О кращения подачи входных импульсов, что ограничивает возможность использования устройства в быстродействующих системах контроля. Это обусловлено, в основном, большой постоянной времени интегратора, уменьшение которой с целью уменьшения времени восстановления ведет к увеличению амплитуды пульсаций выходного напряжения интегратора. Во-вторых, это обусловлено задержкой во времени момента переключения интегратора относительно момента пропадания сигнала на выходе первого элемента

20 сравнения, свидетельствующеи о превышении (на величину порога чувствительности элемента сравнения) амплитуды входных импульсов выходным напряжением интегратора. Данная задержка принципиально необ(54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСОВ

661373 ходима и осуществляется первым расширителем. В паузе между импульсами последний гарантирует устойчивую работу интегратора.

Таким образом, информация о прекращении подачи импульсов на вход преобразователя будет передана на интегратор с задержкой на постоянную времени расширителя. Итак время восстановления исходного состояния будет равно сумме постоянной времени интегратора и расширителя, причем можно отметить, что соотношение этих отрезков времени будет зависеть от требований к допустимой амплитуде пульсаций выходного сигнала, с одной стороны, и минимальной частоты повторений импульсной последовательности, с другой.

Целью изобретения является уменьшение времени восстановления.

Поставленная цель достигается тем, что в быстродействующем преобразователе амплитуды импульсов, содержащем последовательно соединенные элемент сравнения, расширитель и интегратор, выполненный в виде усилителя с емкостной обратной связью, а также последовательно соединенные эле— мент согласования, второй элемент сравнения и второй расширитель, включенные между входом первого элемента сравнения и входом усилителя, выход которого соединен со свободным входом первого и второго элементов сравнения, параллельно второму расширителю включен введенный в схему ключ, управляющий вход которого соединен через также введенный в схему дополнительный расширитель с другим входом первого расширителя, который выполнен в виде триггера, и выходом элемента согласования.

Блок-схема устройства приведена на чертежс.

Устройство содержит соединенные последовательно элемент сравнения 1, расширитель; выполненный в виде триггера 2, и интегратор 3, в состав которого входит усилитель 4 и интегрирующая цепь из резистора 5 и конденсатора обратной связи 6. Ко входу элемента сравнения 1 подключены также соединенные последовательно элемент согласования 7, второй элемент сравнения 8, расширитель 9, подключенный ко входу усилителя 4. К выходу элемента согласования 7 подключен свободный вход триггера 2 и через дополнительный расширитель 1Π— управляющий вход ключа 11, включенный параллельно расширителю 9. Выход интегратора 3 соединен со свободными входами элемента сравнения 1 и.8.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход последовательности импульсов, например, положительной полярности и одинаковой амплитуды в первый момент их амплитуда превышает выходное напряжение, в результате на выходе элемента 1 появятся усиленные импульсы. Одноs

so

2s

Зо

ss

so

И временно входные импульсы, несколько уменьшенные по амплитуде, появятся на выходе элемента согласования 7, в качестве которого может быть использован, например, эмиттерный повторитель.

Задний отрицательный фронт импульса на выходе элемента 1, из-за ограниченного быстродействия последнего, оказывается задержанным относительно заднего фронта импульса на выходе элемента 7. Вследствие этого на единичном выходе триггера 2 появится сигнал, под действием которого выходное напряжение интегратора 3 начнет увеличиваться.

Уменьшенные импульсы на выходе эмиттерного повторителя 7 после сравнения в элементе 8 с выходным напряжением интегратора 3 приводят к появлению на выходе 8 усиленных импульсов, которые после расширителя 9 воздействуют непосредственно на вход усилителя 4 интегратора 3, вследствие чего интегрирующая емкость 6 будет заряжаться не через резистор 5, а через значительно меньшее выходное сопротивление расширителя 9, что существенно увеличивает скорость нарастания выходного напряжения и нте гр а то р а 3.

Одновременно с появлением импульсов на выходе элемента согласования 7 запускается дополнительный расширитель 10, выходной сигнал которого закрывает ключ 11.

В момент превышения выходным напряжением интегратора 3 амплитуды уменьшенных импульсов на входе элемента сравнения 8, выходные импульсы последнего исчезают и соответственно, исчезает сигнал на выходе расширителя 9. Вследствие чего конденсатор 6 продолжает дозаряжаться череъ резистор 5 (то есть с большой постоянной времени) до момента, пока выходное напряжение интегратора 3 не превысит амплитуды входных импульсов. При этом импульсы на выходе элемента 1 исчезают и этот момент без задержки передается на вход интегратора 3 благодаря тому, что триггер 2 меняет свое состояние на противоположное под действием заднего отрицательного фронта импульсов, продолжающих поступать на второй его вход. Выходное напряжение интегратора 3 начнет уменьшаться, конденсатор 6 начнет перезаряд через резистор 5 (то есть с той же постоянной времени).

В момент, когда выходное напряжение интегратора 3 станет меньше амплитуды входных импульсов, процесс повторится и установится динамическое равновесие.

Элементы 8, 9 устройства ускоряют процесс выхода преобразователя на стационарный режим, в течение которого в работе не участвуют, а элемент 8, кроме того, участвует в ускорении установления исходного состояния.

661373

Формула изобретения

Составитель В. Ваганов

Редактор Д. Мепуришвили Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Заказ 2436/42 Тираж 1089 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Обычно в качестве элементов сравнения используются дифференциальный усилитель с большим коэффициентом усиления, выходное напряжение которого в зависимости от знака разности сравниваемых напряжений оказывается отрицательным или положитель- 5 ным и равным максимальному размаху. Таким образом, основание импульса, появляющегося на выходе элемента 1, оказывается не на нулевом уровне, как импульс на выходе элемента 7, а на максимально отрицательном уровне. Это обеспечивает дополнительную задержку переднего, а значит, и заднего фронта импульса на выходе элемента 1, что гарантирует устойчивый запуск триггера 2. А на выходе элемента 8 это обеспечивает устойчивое появление положительного уровня после исчезновения усиленных импульсов, который используется в дальнейшем при выключении устройства.

После выключения входной последовательности импульсов на выходе дополнительного расширителя 10 появляется сигнал расширения, под действием которого ключ 11 открывается и передает положительное напряжение с выхода элемента 8 непосредственно на вход усилителя 4. В результате этого конденсатор 6 быстро разряжается, восстанавливая в исходное состояние устройство.

Для большей эффективности предложения целесообразно выбрать коэффициент передачи элемента согласования 7 таким, чтобы уменьшение амплитуды импульса на его выходе было незначительно больше ожидаемой амплитуды пульсаций выходного напряжения устройства, а в качестве элементов сравнения целесообразно использовать дифференциальные усилители с относительно небольшим быстродействием.

Быстродействующий преобразователь амплитуды импульсов, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, расширитель и интегратор, выполненный в виде усилителя с емкостной обратной связью, а также последовательно соединенные элемент согласования, второй элемент сравнения и второй расширитель, включенные между входом первого элемента сравнения и входом усилителя, выход которого соединен со свободным входом первого и второго элементов сравнения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени восстановления, в нем параллельно второму расширителю включен введенный в схему ключ, управляющий вход которого соединен через также введенный в схему дополнительный расширитель с другим входом первого расширителя, который выполнен в виде триггера, и выходом элемента согласования.

Источники информации, принятые во вни— мание при экспертизе

1. Волгин Л. И. Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем. «Сов. радио», 1971, с. 209.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 473292, кл. G 01 R 19/04,- 1975.