Вероятностное реле на варикапах

 

Соизэ Советскнк

Социалист нческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

752804 (6I ) Дополнительное к авт. свин-ву (22) Заявлено 17.07.78 (2! ) 2644866/18-2

3 (51 ) M. Кл.

Н 03 К 17/60 с присоединением заявки .%

Гоеударстееииый комитет

СССР (23) Приоритет яо делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 03.08.80 (53) УДК 621, .374.33 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. М. Коршунов и А. В. Симкин

Рязанский радиотехнический институт (7I ) Заявитель (54) ВЕРОЯ 1 НОСТНОЕ РЕЛЕ НА ВАРИКАПАХ

Изобретение относится к определению состояния искаженного помехой непрерывного или импульсного сигнала относительно заданного порога и может быть использовано в системах телемеханики с модуляциями вида ВИМ, ШИМ, ЧИМ, КИМ в измерительной технике, радиолокации.

Известно вероятностное реле, содержащее интегратор на усилителе постоянного тока с попеременно подключенными логическим устройством .отрицательными и положительными .обратными связями, четыре цепи перезаряда сглаживающей

15 емкости, выполненной на полевых транзисторах и четыре нелинейные обратные связи, выходы которых соединены с затворами полевых транзисторов цепей перезаряда емкости pl). Известно также вероятностное реле на варикапах, состоящее из нелинейнбй

I интегрирующей Р С-цепи, образованной резистором и емкостью двух варнкапов, вклю2 ченных в диагонали двух мостовых схем P2).

Известные схемы обладают небольшой точностью определения моментов пересечения нулевого порога искаженным помехой непрерывным разнополярным сигналом произвольной формы.

Цель изобретения — повышение точности определения моментов пересечения нулевого порога искаженным помехой непрерывным разнополярным сигналом произвольной формы.

Указанная цель достигается тем, что ввероятностное реле на варикапах, состоящее из нелинейной интегрирующей R С-цепи, образованной резистором и емкостью двух варикапов, включенных в диагонали двух мостовых схем, введена схема пороговой положительной обратной связи, подключенная входом Ко входу, а выходом к выходу нелинейной и интегрирующей Сцепи, схема пороговой положительной обратной связи выполнена на двух транзисторах разного типа проводимости, 752804 4

3 коллектор;.аждого из которых через последовательно соединенные резистор и диод подключены к интегрирующему входу дифференциального усилителя, а его выход через рсзистор подключен к неинвертирующему входу того же дифферечциального усилителя и ко входу нелинейной и интегрирующей Р С-цепи, схема положительной обратной связи выполнена на двух последовательно включенных ключевых каскадах на транзисторах разного типа проводимости, коллекторы которых через встречно включенные диоды подключены к эмиттерам транзисторов выходных усилителей, причем коллекторы транзисторов выходных усилителей через резисторы подключены ко входу нелинейной интегрирующей Р С-цепи, а базы транзисторов выходных усилителей через эмиттерный повторитель подключены к выходу нелинейной интегрирующей Р С-цепи.

На фиг. 1 показана блок †схе вероятностного реле на варикапах, где нелинейная интегрирующая С-цепь 1, схема пороговой положительной обратной связи 2; на фиг. 2 — график изменения емкости нелинейной интегрирующей Р Сцепи; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема вероятностного реле на варикапах диапазона 100 кГц — 10 МГц, транзисторы 3, 4, резистор нелинейной. интегрирующен R С-цепи 5, варикапы 6, 7, резисторы 8 — 11, ключевые транзисто- ры 12-13„14-15, диоды 1617, дифференциальный усилитель 18, резисторы 19-20; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема вероятностного реле на варикапах, где транзисторы 21, 22, резисторы 23, 24, варикапы 25, 26, резисторы 27-30, транзисторы 31-34, резисторы 35-40, транзисторы 41-46, резисторы 47-53, диоды 54-55, резистор 56,.

Работа устройства основана на нелинейном измерении параметра (U )=

7С (U ) интегрирующей - R С вЂ це за счет изменения суммарной емкости

С (U ) двух параллельно включенных варикапов 6, 7 по закону фиг. 2 в зависимости от значения и расположения входнОго (f. ) и выхОднОгО 0 (т. ) сигналов по отношению к нулевому порогу с подключением положительной обратной связи в те моменты времени, Вероятйостное реле, приведенное на фиг. 3. работает следующим образом. 7 ко1 и» входной,. (t. ) и и rxo„ íoè I.l { . сигналы находятся ио одну стороиу от нулевого порога.

В исходном состоянии при действии на входе устройства сигнала (1 ) отрицательной полярности выходное напряжение U (t ) равно значению запирающего напряжения — U, на варикапе 6 (пренебрегаем падением цснтряжения на

10 самом варикапе). Под действием отрицательного сигнала Л (4 ) открыт ключевой транзистор 12 и закрыт. другой ключевой транзистор 13. Ввиду подключения инвертирующего входа дифференциального усилителя 18 к средней точке источника питания схемы эа счет откры того ключевого транзистора 12 и наличия отрицательного напряжения U (t ) на его неинвертирующем входе сигнал

20 0 (4 ) усиливается с помощью дифференциального усилителя 18 в три раза и через резистор 19 вновь подается на выход устройства.

В результате действия положительной

25 обратной связи выходной сигнал U (1 ) удерживается в отрицательном состоянии—

U, . Суммарная мкость обоих варикапов 6 и 7 в это время максимальна, т.е.

С (U ) -С при U(% ) — -LI, Эо (фиг.2) .

При переходе входного непрерывного сигнала (Ь ) в положительную об- ласть от нулевого порога начинает выполняться условие Х (t ) 7 0 и U (t )<О.

ы При этом закрывается ключевой транзистор 12 и открывается другой ключевой транзистор 13. Коэффициент передачи дифференциального усилителя в этом режиме работы из-за отрицательного эна40 чения выходного напряжения U (+ ) и закрытого от этого напряжения диода 17 становится равным единице, что приводит к отключению положительной обратной связи. Поэтому выходное напряжение

45 U (4 ) сначала медленно нарастает из-эв большого значения суммарной емкости С (Q ) варикапов 6 и 7 (мак симального значения емкости варикапа 6, минжлального значения емкости варикапа 7). Затем, по мере уменьшения результирующей емкости C,,(Ä ) (по кривой на фиг. 2), скорость нарастания выходного напряжения 0 (1 ) увеличивается и достигает максимального значения вблизи нул вого дорога. Такое нелинейное изменение емкости С { U),,а следовательно, и параметра (U ) = С (Ц ) ингегрирующей P С-цепи способствует эффективному подавлению выбросов помех, на752804 ложецных на полезный сигнал, когда он находится ниже нулевого порога. В результате этого достигается высокая точность определения моментов пересечения непрерывным полезным сигналом нулевого 5 порога при переходе из отрицательной в положительную область.

В момент превышения. выходным сигналом U (.Е ) нулевого порога оба сиг- t0 нала (1 ) и U (t ) оказываются по одну сторону (в положительной области) от этого порога, т.е. Е (t ) ) 0 и U (t. ) ) О. Смена полярности выходного сигнала U (Е ) с отрицательной 15 на положительную и открытое в это время состояние ключевого транзистора 13 цод действием входного положительного сигнала Е (t ) способствует возрастанию коэффициента усиления дифференциаль- 20 ного усилителя 18 до значения, равного

К=З. Вследствие этого образуется положительная обратная связь через резистор

l 9, под действием которой вероятностное реле быстро переходит в положительное состояние 0 (t )= U . Одновременно происходит увеличение значения параметра % (0 ) интегрирующей С-цепи (по кривой фиг.2) иэ-за увеличения результирующей емкости С (Ц ) варика- ЗО пов 6,7, со значения С и,, при U(+ )=О до значения См „при lJ (t ) U,, на котором затем и происходит стабилизация . выходного сигнала U (t ) за счет открытия варикапа 7 в прямом направле- . з нии.

Переход вероятностного реле в противоположное (отрицательное) состояние начинается в том случае, когда входной сигнал Z (t ) вновь ока- 40 зывается ниже уровня нулевого порога. . т.е. начинает выполняться условие (1) 0 . U(t ) 0. Вэтом случае закрывается ключевой транзио-. тор 13 и открывается другой ключевой 45 транзистор 12. Коэффициент передачи дифференциального усилителя 18 из-за положительности выходного сигнала

О (1 ) и закрытого от этого напряжения диода 16 становится равным едини- 50 це, что приводит к отключению положительной обратной связи в этом режиме работы. Значение емкости С (Q ) инте грируюшей С-цепи вновь уменьшается (по кривой на фиг. 2) от максимального И

Сщ при 0 (t ) - 0 до минимального

С, „„при 0 (1 ) = 0 значений, способствуя тем самым эффективному подавленшо выбросов помех., наложенных ня полезный сигнал, когда он находится выше нулевого порога. В результате этого достигается высокая точность определения моментов пересечения нулевого уровня непрерывным сигналом при его переходе из отрицательной области в положительную.

В момент снижения выходного сигнала

0 (t) за нулевой уровень оба сигнала (Й) иц(t ) оказываются по одну сторону {в отрицательной области) от нулевого порога, т.е. 7 (t ) 0 и U (2)(О.

В этом режиме из за открытия диода 16 под действием отрицательного выходного сигнала U (t ) и открытого ключевого транзистора 12 or отрицательного входного сигнала 2 (Ь ) коэффициент усиления дифференциального усилителя 18 вновь увеличивается до К=З. В результате этого образуется положительная обратная связь, под действием которой вероятностное реле быстро переходит в отрицательное состояние О (t ) = — U<.

Одновременно происходит увеличение емкости С (U ) с минимального С н при U (4 ) =0 до максимального C

Вероятностное реле на варикапах(фиг.4) работает следующим образом.

В исходном состоянии при наличии на входе устройства отрицательного сигнала 2, (t) выходное напряжение U () отрицательно и равно U () = — 0,, где Д „— запирающее (опорное) напряжение на варикапе 25. Транзисторы 31, 32, 41, 42, 43 и диод 55 открыты, а диод 54 закрыт. Выходной сигнал U(t ), усиленный в три раза усилителем на транзисторах 42, 43 через резистор 52, вновь подается на вход устройства. В результате действия этой положительной обратной связи выходной сигнал U (t ) удерживается в отрицательном состоянии— — Ц„. При этом емкость С (U ) максимальна. (фиг. 2) .

При переходе входного непрерывного сигнала 2 (т. ) в положительную область закрываются транзисторы 21, 22 и открываются транзисторы 33, 34, что приводит к открытию диода 54 и закрытию диода 55. Под действием открытого диода 54 на эмиттер транзистора подается запирающее напряжение, которое отключает положительную обратную связь, 7 7528 образованную транзисторами 42, 43. При этом другая положительная обратная связь, образованная транзисторами 45 и 46 также отключена ввиду закрытых транзисторов 44, 45, 46 под действием

5 отрицательного выходного напряжения (4 ) (хотя и открыт в это время диод 55 и снято запирающее напряжение с эмиттера транзистора 46), В результате отключения положительных обратных связей выходное напряжение IJ (t ) также, как и в устройстве, приведенном на фиг. 3, сначала медленно изменяется изза большого значения емкости С (U ) фильтра вблизи напряжения (фиг. 2), а затем, по мере, приближения выходного напряжения к нулю, увеличивает свою скорость изменения. Нелинейный характер изменения емкости С (U ) интегрирующей Р С-цепи способствует подавлению выбросов помех, наложенных на полезный сигнал отрицательной полярности.

При превышении выходным сигналом

0 (t ) нулевого порога оба сигнала (4 ) и 0 (t ) оказываются по одну сторону от этого порога. Под действием положительной полярности выходного сигнала LJ (1 ) открываются транзисторы

44, 45, 46 и ввиду отсутствия в это время запирающего напряжения на эмиттере транзистора 46 из-за закрытого диода 55 под действием открытого транзистора 34 образуется положительная обратная связь, которая через резистор

53 переводит вероятностное реле в положительное состояние IJ (t ) = Uq

Одновременно происходит увеличение емкости С (Ll ) {по кривой на фиг.2) с См при Ll (t ) = 0 до С ц„ при (. ) = l. Стабилизация выходного напряжения U (t ) на уровне Li„ осуществляется за счет открытия варикапа

6 в прямом направлении.

Переход вероятностного реле в отрица- 45 тельное состояние 0 (t ) = Llq начинается в случае, когда входной сигнал Я (т ) оказывается вновь ниже нулевого порога.

В этом случае закрываются транзисторы

33„34 и открывается диод 55, через

50 который к эмиттеру транзистора 46 прикладывается запирающее напряжение отрицательной полярности, отключающее положительную обратную связь на транзисторах 44, 45, 46. Одновременно от55 крываются транзисторы 31, 32 и закры. вается диод 54, под действием которого снимается запирающее напряжение положительной lIQJIHpHocTH с эмиттера тран04 8 зистора 43. Однако положительная обратная связь, образованная транзисторами 41, 42, 43 в этом режиме отключается из-за положительного значения выходного сигнала U (t ), которое удерживает в закрытом состоянии транзисторы 41, 42 с прямой проводимостью.

B этом режиме значение емкости С (U ) интегрирующей С-цепи вновь уменьшается (по кривой на фиг. 2) с максимального С о„до минимального Смри значений, способствуя тем самым эффективному подавлению выбросов помех, наложенных на сигнал положительной полярности.

При снижении выходного сигнала U(t) за уровень нулевого порога открываются транзисторы 41, 42, 43. Одновременно из-за отсутствия запирающего напряжения на эмиттере транзистора 43 при g (1) 0 образуется положительнаяобратная связь, которая быстро переводит вероятностное реле в противоположное состояние 0 (4 ) — -Ц .

При этом емкость С {U) увеличивается с минимального С, щ до максимального

См< значения с последующей . стабилизацией выходного сигнала U () на уровне — Ц„из — за открытия варикапа 25 в прямом направлении.

Формула изобретения

l. Вероятностное реле на варикапах, состоящее иэ нелинейной интегрирующей

C-цепи, образованной регистром и емкостью двух варикапов, включенных в диагонали двух мостовых схем, о т— личающеес ятем, что,сцелью повышения точности определения моментов пересечения нулевого порога искаженным помехой непрерывным раэнополярным сигналом произвольной формы, в него введена схема пороговой положительной обратной связи, подключенная входом ко входу, а выходом к выходу нелинейной интегрирующей 2 С-цепи.

2. Реле по и. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что схема пороговой положительной обратной, связи выполнена на двух транзисторах разного типа проводимости, коллектор каждого иэ которых через последовательно соединенные резистор и диод подключены к инвертирующему входу дифференциального усилителя, а его выход через резистор подключен к неинвертируюшему входу того же дифференциального усилителя и ко,9 7 52804

° 10 входу нелинейной интегрирующей % С- ной интегрирующей С-цепи, а базы цепи. транзисторов выходных усилителей через

3, Реле по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- эмиттерный повторитель подключены к с я тем, что схема пороговой положитель- выходу нелинейной интегрирующейЯСной обратной связи выполнена на двух цепи. последовательно включенных ключевых Источники информации, каскадах на транзисторах разного типа принятые во внимание при экспертизе проводимости коллекторы которых через встречно включенные диоды подклю- 1. Авторское свидетельство СССР эмиттерам транзисторов вы >p % 6053 17, кл. Н 03 К 17/60, 09.03.76. ходных усилителей, причем коллекторы 2. авторское свидетельство СССР транзисторов выходных усилителей через ¹ 403038 Н 03 К 5/08, 7.12.70 резисторы подключены ко входу нелиней- {прототип) .

752804

Составитель В. Трубников

Редактор С. Тимохина Текред И. Рейвес Корректор. Н. Степ

Заказ 5224 Тираж 995 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, д. 4/5 филиал ЛЛП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4