Устройство для вычисления отношения однополярных сигналов

 

&&I \ Г ВЪ С

: . - -к МФф

О Н

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик 1708247 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20. 12.76 (21) 2431099/18-21 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет

Опубликовано 05.01.80. бюллетень М 1

Дата опубликования описания 08.01.80 (51)М. Кд.

6 01 % 19/10

Пвударстееииьй кемитет

СССР ао деиеи изабретеиий и открытий (53) УДК 621.317, . 61 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. В. Крылов и А. С. Степаненко (7l) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики

АН Белорусской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ

ОДНОПОЛЯРНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиотехнй- -, ческой промышленности и может быть использовано в измерителях отношения, измерителях коэффициента стоячей волны в

СВЧ-технике и других устройствах подобного назначения.

Известны устройства для вычисления отношения напряжений различных типов.

Известно устройство, содержащее усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, вход которого соединен с первой входной клеммой устройства, а выход — со входом дифференциального усилителя, подключенного вторым входом ко второй входной клемме устройства, выход дифференциального усилителя соединен с блоком управления, который подключен к управляющему элек гроду усилителя с регулируемым коэффициентом усиления (11.

Недостатком известного устройства является сложность выполнения схемы и трудности обеспечения линейного изменения коэффициента усиления.

Другое из известных устройств содер-жит операционный усилитель, соединенный с первой входной клеммой, а в цепи его обратной связи включен умножительный

5 каскад, соединенный со второй входной кл еммой j2).

Недостатком этого устройства является ограниченный динамический диапазон, обусловленный сильным возрастанием

© ошибки при малых напряжениях на входе операционного усилителя.

Кроме того, схемы умножительных каскадов обладают большой сложностью.

Наиболее близким техническим peaseнием является устройство для измерения

15 отношения однополярных напряжений, содержащее два идентичных. элемента с регулируемым коэффициентом передачи, схему сравнения и усилитель. Один вход схе20 мы сравнения соединен через первый элемент с регулируемым коэффициентом передачи с первой входной клеммой устройства, а другой — с источником опорного сигнала. Выход схемы сравнения через

7082 пт где J

TT усилитель подключен к управляющим входам элементов с регулируемым коэффициентом передачи. Вторая входная клемма через второй элемент с регулируемым коэффициентом передачи соединена с выходной клеммой устройства (31.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, обусловленное конечностью выходного сопротивления усилителя, который работает на емкостную нагрузку двух элементов с регулируемым коэффициентом передачи.

Цель предлагаемого изобретения — повышение быстродействия.

Лля этого в устройство для вычисления отношения однополярных сигналов введены схема вычитания, один вход которой подкщбчен к -выходу схемы сравнения и к управлчющему входу первого элемента с регулируемым коэффициентом передачи, 20 второй вход — ко второму входу схемы сравнения и ко второй входной клемме устройства, s выход — к управляющему входу второго элемента с регулируемым коэффициентом передачи, соединенного с выходной клеммой устройства и источником опорного сигнала.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для вычисления отношения однополярных сигналов.

Устройство содержит два идентичных элемента 1 и 2 с регулируемым коэффициентом передачи, схему 3 сравнения, схему 4 вычитания и источник 5 опорного сигнала. Один вход схемы 3 сравнения через первый элемент с регулируемым коэффициентом передачи 1 соединен с первой входной клеммой 6, а другой входк первому входу схемы 4 вычитания и ко второй входной клемме 7. Второй вход схемы 4 вычитания соединен с выходом схемы 3 сравнения и с управляющим входом первого элемента 1 с регулируемым коэффициентом передачи. Выход схемы 4 45 вычитания подключен к управляющему входу второго элемента 2 с регулируемым коэффициентом передачи, который соединен с источником 5 опорного сигнала и с выходной клеммой 8. Ы

В качестве элементов 1 и 2 с регулируемым коэффициентом передачи применены два идентичных полевых транзистора.

-Второй элемент 2 с регулируемым коэффициентом передачи последовательно соединен через резистор 9 с источником 5 опорного сигнала, в данном случае —, генератор тока. Схема 3 сравнения и схе47 4 ма 4 вычитания выполнены на дифференциальных операционных усилителях 10 и

11, которые имеют режимные резисторы

12, 13, 14, 15 и 16. . На первую входную клемму 6 устройстаа подается первое напряжение 0 Х„, а на вторую входную клемму 7 — второе напряжение Ugy . 3s счет обратной связи, поданной с выхода схемы 3 сравнения на управляющий электрод первого элемента 1 с регулируемым коэффициентом передачи, сопротивление последнего определяется выражением; где и пт — сопротивление канала полевого транзистора;

- сопротивление резистора

12.

Напряжение на первом входе схемы 3 сравнения устанавливается, равным напряжению О Х . Схема 4 вычитания определяет разность напряжений на второй входной клемме устройства 7 и выходе схемы 3 сравнения и управляет величиной сопротивления второго элемента 2 с регулируемым коэффициентом передачи.

Поскольку обв элемента с регулируемым коэффициентом передачи идентичны и подобраны с одинаковыми характеристиками, то и сопротивление канала второго полевого транзистора будет равно первому. Тогда выходное напряжение устройся ва определяется следующим выражением:

ЬХ

ЬЬЫ PT О Х2 — ток с выхода источнике

5 опорного сигналами

R - сопротивление резистора

9, которое равно величине резистора 12.

Предлагаемое устройство позволяет измерять отношение двух однополярных сигналов с более высоким быстродействием и не требует уменьшения выходных сопро- тивлейий схемы сравнения и схемы вычитания. Это позволяет применить более простые операционные дифференциальные усилители.

Ф

Кроме того, за счет разделения цепей управления элементами с регулируемым коэффициентом передачи стало возможным производить коррекцию их разброса характеристик, что позволит исключить кропот708247

Составитель A. Волков

Редактор Б. Павлов ТехредЛ. Алферова Корректор М. Вигула

Заказ 8477/39 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ливый подбор идентичности пары элементов.

Формул а изобретения

Устройство для вычисления отношения однополярных сигналов, содержащее два идентичных элемента с регулируемым коэффициентом передачи, схему сравнения, один выход которой через первый элемент с регулируемым коэффициентом передачи соединен с первой входной клеммой устройства и источник опорного сигнала, отличающееся тем,что,с целью повышения быстродействия, в него введена схема вычитания, один вход которой подключен к выходу схемы сравнения и к управляющему входу первого эле20 мента с регулируемым коэффициентом передачи, второй вход - ко второму входу схемы сравнения и ко второй входной клемме устройства, а выход — к управляющему входу второго элемента с регулируемым коэффициентом передачи, соединенного с выходной клеммой устройства и источником опорного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии M. 50- 10663, кл. 11ОН3, опубпик. 1975.

2. Проектирование и применение операционных усилителей. Под ред. QK. Грэма и gp., М., "Мир", 1974, с. 303.

3. Жилинскас Р-П.П. Измерители о ношения и их применение в радиоизмерительной технике, М., "Советское радио, 1975, с. 98.