Аналоговое делительное устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

It АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическими

Веспубпик р>858008 (63) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 20, 12. 79 (2 I) 2855938/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230881. Бюллетень 4 31

Дата опубликования описания 23088 (я)м. кл.

G 06 G 7/163

Государственный комитет СССР

Il0 делам изобретений и открытий (53) УДК 681 335 (088. 8) (72) Автор изобретения

A.A.Ãàëèöêàñ

54 АНАЛОГОВОЕ

Изобретен е относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматической обработки э кспериментальных данных.

Известно множнтельно-делительное устройств о, содержащее блок сравнения и два усилителя, коэффициенты усиления которых автоматически управляются одним и тем же сигналом, полученным на выходе блока срав.нения. Один из усилителей вместе с блоком сравнения служит для выработки управляющего сигнала, а другой является рабочим (11. 15

Однако зто устройство имеет узкий динамический диапазон, а также ему. присущие большие систематические погрешности, обусловленные неидентичностью управляемых усилителей. 20

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является аналоговое делительное устройство, содержащее управляемый реэистивный делитель из последовательно 25 с оединенных резистора и управляемого резистора, выполненного на полевом транзисторе, объединенные выводы которых подключе ы к неинвертирующему входу дифференциального усилителя, . 30 выход дифференциального усилителя через масштабный резистор, в. люченный в обратную связь, соединен с инвертирующнм входом, а через синхронный детектор и второй усилитель с управляющим Входом управляемого резистора (управляющим входом является затвор полевого транзистора).

Устройство содержит также источник опорного напряжения, выход которого подключен к управляющему входу синхронногс детектора, а через резисторк инвертирующему входу дифференциального усилителя.

В этом делительном устройстве благодаря обратной связи посредством синхронного детектора и усилителя уровень сигнала делителя с управляемым резистором на полевом транзисторе автоматически поддерживается постоянным, равным опорному, независимо от изменения сигнала на входе устройства. Поэтому коэффициент передачи реэистивного делителя изменяется обратно пропорционально сигналу делителя, а сигнал делимого, прошедший тот же саьый управляемый усилительный тракт, пропорционален отношению сигналов и может быть выделен с ел екти вным фильтром.

858008

Диапазон изменения сигнала делителя в делительном устройстве определяется диапазоном изменения сопротивления канала полевого транзистора. Диапазон, в котором полевой транзистор работает как управляемый линейный резистор, составляет 2-3 порядка, что для многих технических задач неудовлетворительно. Применение ,последовательной цепочки управляемых резистивных делителей вместо одного тоже не позволяет расширить диапазон изменения сигнала, так как верхнее значение диапазона ограничивается первым звеном цепочки (2).

Поэтому конструкция известного делительного устройства не обеспечивает широкого диапазона изменения сигнала .делителя.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона входных сигналов. 20

Эта цель достигается тем, что в аналоговое делительное устройство, содержащее дифференциальный усилитель, синхронный детектор, информационный вход которого подключен к выходу 25 дифференциального усилителя, источник гармонического опорного напряжения, выход которого подключен к управляющему входу синхронного детектора . и через первый масштабный резистор к инвертирующему входу дифференциального усилителя, в цепь отрицательной обработки связи которого включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход дифференциального усилителя «35 через третий масштабный резистор подключен к входу устройства и через первый управляемый резистор — к шине нулевого потенциала, введены второй управляемый резистор и фазоинвертор, инвертирующий вход дифференциального 40 усилителя через второй уп авляемый резистор подключен к шине нулевого потенциала, выход синхронного детектора подключен к входу фазоинвертора, инверсный и прямой выходы которо- 45 го подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых резисторов.

Второй управляемый резистор на полевом транзисторе вместе со вторым щ масштабным резистором; включенным между инвертирующим входом и выходом дифференциального усилителя, составляют управляемый делитель обратной связи. Благодаря ему диапазон измерения коэффициента усиления устройства значительно расширяется.

На чертеже представлена функциональная схема делительного устройства.

Устройство содержит управляемый 40 реэистивный делитель, состоящий иэ первого масштабного резистора 1 и первого управляемого резистора 2 на полевом транзисторе, подключенный между входом делительного устройства Я и неинвертирующим входом дифференциального усилителя 3, управляемый резистивный делитель обратной связи, состоящий иэ второго масштабного резистора 4 и второго управляемого резистора 5 на полевом транзисторе, подключенный между выходом дифференциального усилителя 3 и его инвертирующим входом, синхронный детектор б, информационный вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя 3, а выход подключен ко входу фазоинвертора 7,парафазные выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих управляемых резисторов 2 и 5. Делительное устройство также содержит источник 8 опорного напряжения, выход которого подключен к управляющему входу синхронного детектора б и через третий масштабный резистор 9 — к инвертирующему входу дифференциального усилителя 3.

Устройство работает следующим образом.

На входы дифференциального усилителя 3 через управляемые делители

1,2, 5 и 9 поступает амплитудно-моду-. лированный сигнал делителя О и синфаэный ему опорный сигнал U . В усилителе 3 эти сигналы вычитаются и усиливаются, раэностный сигнал детектируется в синхронном детекторе б, проходит через фазоинвертор 7 и с противоположными знаками поступает на затворы полевых транзисторов

2 и 5 как управляющие сигналы. Благодаря такому управлению коэффициенты передачи управляемых делителей

1,2,5 и 9 принимают значения, при которых, независимо от уровня сигнала делителя на входе устройства, разность сигналов на входах усили-. теля 3 близка к нулю. Поэтому, полагая, что сопротивление резисторов 1, 4 и 9 одинаковые, т.е, к =«к и =г, 4 можно записать равенство

0 2 з

U г ЯР О где R<,R > — управляемые сопротивления каналов полевых транзисторов 2 и 5, Полагается, что коэффициент усиленияя дифФеренциаль ного усили теля достаточно большой. То гда коэ Ффициент передачи от входа устройства к выходу дифференциального усилителя 3 определяется выражением

К2 / Г1 "R< l к2 e fRg к= + г+ Я 5 « 2 5

Из последних двух выражений:

К=О (0, т.е. коэффициент передачи, делительного устройства изменяется обратно пропорционально сигналу дели теля О а.

858008

Вместе с сигналом делителя присутствует и амплитудно-модулированный сигнал делимого 0.ь с отличной несущей частотой, Прсмедший тот же самый тракт усиления, что и сигнал делителя 0, он принимает значение

Ц =КО„= 0о.Щ /0 ) со9ал 1, т.е. амплитуда выходного сигнала пропорциональна отношению входных сигналов.Диапазон изменения входных сигналов определяетсй диапазоном изменения коэффициента усиления Е, Гранич- ные значения последнего определяются граничными значениями Rи„-и>R управляемого сопротивления канала полевого транзистора, С учетом того, что сопротивление транзисторов 2 и

5 в предложенном устройстве изменяются в противоположные стороны и по-. лагая, что r Вп,а» (увеличение значения . неэффективно), получаются следующие граничные значения коэффициентов усиления: ь и Ми Rx+2R > сии ь, р =3

>ах Ф1и max 1 жи

"Ф1и

a a* и ам zamiаа „1 1

1ъах я +R

max ыах иии 2 и и

Диапазон изменения сопротивления полевого транзистора, в котором он работает как управляе»жй линейный резистор, составляет примерно 3 порядка, т.е. RI„пz/R„„ „ = 10, Тогда иэ последующих выражений

1 К

1 1щи l jьс1х 2 0 ыОх "ю„- 610 .

Аналогичные расчеты для прототипа дают К х/к„„ „= — 10

4 ъ

Иэ приведенйых расчетов следует„ что предложенное устройство обладает значительно большим динамическим диапазоном по сравнению с известным, при этом оно имеет примерно такую же точность, а по сложности мало от.личается от известного, Изобретение целесообразно использовать при автоматической обработке измерительных данных, когда необходимо нормирование одного сигнала по уровню другого сигнала, изменяющегося в широких пределах, например при исследовании оптических спектров полупроводниковых материалов модуляционными методами. Применение устройства для подобных целей позволяет значительно расширить диапазон измеряемых величин и сократить процедуру обработки экспериментальных данных.

Формула изобретения

Аналоговое делительное устройство, содержащее дифференциальный усилитель синхроьный детектор, информационный вход которого подключен к выходу

20 дифференциального усилителя, источник гармонического опорного напряжения, выход которого подключен к управляющему, входу синхронного детектора и через IIEрвый масштабный резистор—

2 к инвертирующему входу дифференциального усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход дифференциального усилителя через третий масштабный резистор подключен к входу устройства и через первый управляемый резистор — .к шине нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтэ, с целью Расширения динамического диапазона входного сигнала, в устройство введены второй управляемый резистор и фазоинвертор, инвертирующый вход дифференциального усилителя через второй управляеьый резистор

40 подключен к шине нулевого потенциала, выход синхронного детектора подключен к. входу фазоинвертора, инверсный и прямой выходы которого подключены соответственно к управляющим

45 входам первого и втоРого управляемых резисторов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 432526, кл, С 06 G 7/16, 1973, 2. Приборы и техника эксперимента, 1979, Ф 9, с. 132 (прототип).

858008 и,с

Составитель Т,Сапунова

Редактор О.Половка ТехредМ. Рейвес Корректор Г. Решетник

Заказ 7246/80 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4