ЧАСТОТНЫЙ ИЗБИРАТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК G01R23/06 

Изобретение относится к частотно-избирательным устройствам и может быть использовано в технике связи, измерительной технике, автоматике и телемеханике.

Известно устройство частотной селекции с ключом, управляемым частотой [С.Дж. Коллокот. Частотный дискриминатор с высокой избирательностью // Электроника. - 1980. - 1. - С.87-88]. В данном устройстве отфильтровывание сигнала определенной частоты осуществляется путем пропускания этого сигнала через элемент, который управляется схемой, состоящей из преобразователя частота-напряжение и компаратора. При этом указанный сигнал одновременно поступает на вход преобразователя частота-напряжение, где преобразуется в постоянное напряжение. Это напряжение поступает в компаратор, где сравнивается с заданным уровнем напряжения. При равенстве этих двух напряжений компаратор вырабатывает сигнал, который открывает управляемый элемент, пропуская тем самым сигнал с заданной частотой. Управляемый элемент выполнен в виде логического вентиля НЕ-И.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство частотной селекции [С. Осадчук, В.А. Герасимчук, Б.М. Ковальчук, В.А. Гикавый. Устройство частотной селекции с ключом, управляемым частотой. / Электронная техника в автоматике: Сб. статей / Под ред. Ю.И. Конева. - М.: Сов. радио, 1980. - Вып.11. - С.256-257]. Это устройство содержит последовательно соединенные полосовой фильтр, амплитудный детектор и компаратор, выход которого соединен с затвором полевого транзистора. На частоте селекции, выделенной полосовым фильтром и амплитудным детектором, компаратор срабатывает и открывает полевой транзистор, который пропускает избираемый сигнал на выход устройства частотной селекции.

Недостатком известных устройств частотной селекции является то, что управляемые элементы в них могут иметь всего два состояния: "Открыто" или "Закрыто", что делает невозможным управление формой амлитудно-частотной характеристики (АЧХ) избирателя.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей частотного избирателя путем управления формой его АЧХ.

Задача решается следующим образом. Частотный избиратель, содержащий последовательно соединенные преобразователь частота-напряжение, преобразователь напряжение-ток, усилитель с управляемым элементом, при этом входом частотного избирателя являются одновременно входы усилителя с управляемым элементом и преобразователя частота-напряжение, функцию управляемого элемента выполняет биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с выходом преобразователя напряжение-ток, при этом биполярный транзистор устанавливает максимальный коэффициент усиления усилителя только при определенной величине тока эмиттера так, что амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) частотного избирателя аналогична АЧХ узкополосного полосового фильтра и управление АЧХ осуществляется путем изменения характеристик преобразования преобразователей частота-напряжение и напряжение-ток.

На чертеже приведена структурная схема частотного избирателя. Частотный избиратель состоит из последовательного соединения преобразователя 1 частота-напряжение, преобразователя 2 напряжение-ток и усилителя 3 на управляемом транзисторе. Вход частотного избирателя является входом одновременно усилителя 3 и преобразователя 1 частота-напряжение. Выход преобразователя 1 частота-напряжение соединен со входом преобразователя 2 напряжение-ток. Выход преобразователя 2 напряжение-ток соединен со вторым входом усилителя 3. Выходным сигналом частотного избирателя является сигнал с выхода усилителя 3. Сигнал переменного напряжения, подлежащий частотному избиранию, подается на вход усилителя 3. Одновременно тот же сигнал подается на вход преобразователя 1 частота-напряжение, где преобразуется в постоянное напряжение, пропорциональное частоте этого сигнала. Постоянное напряжение с выхода преобразователя 1 частота-напряжение поступает на вход преобразователя 2 напряжение-ток, в котором преобразуется в ток, пропорциональный этому напряжению. Выход преобразователя 2 напряжение-ток непосредственно соединен с эмиттером биполярного транзистора в усилителе 3. В усилителе 3 используется транзистор типа КТ3127А, который обладает зависимостью статического коэффициента передачи тока h21э от тока эмиттера экстремального вида. Экстремум этой зависимости получается при токе эмиттера порядка 4-6 мА. При этом коэффициент h21э достигает своего максимального значения порядка 30-40 [Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности: Справочник. - А.А. Зайцев, А. И. Миркин, В.В. Мокряков и др./Под ред. А.В. Голомедова. - М.: Радио и связь, КубК-а, 1995, с.269-270]. Только при определенной частоте входного сигнала частотного избирателя усилитель 3 будет иметь максимальный коэффициент усиления. При линейных характеристиках преобразования в преобразователях частота-напряжение и напряжение-ток амплитудно-частотная характеристика избирателя будет аналогична АЧХ узкополосного полосового фильтра. Управление формой АЧХ избирателя осуществляется путем управления характеристик преобразования преобразователей частота-напряжение и напряжение-ток.

Преобразователь 1 частота напряжение работает следующим образом. Входной сигнал синусоидальной или прямоугольной формы усиливается операционным усилителем и поступает на базу транзистора, работающего в ключевом режиме. С коллектора этого транзистора однополярные импульсы прямоугольной формы поступают на вход одновибратора, который формирует положительные прямоугольные импульсы, длительность которых может регулироваться. С выхода одновибратора импульсы поступают на вход инвертирующего интегратора, выход которого является выходом преобразователя 1 частота-напряжение. На выходе преобразователя 1 частота-напряжение получается постоянное напряжение, величина которого может изменяться линейно от 0 до -10 вольт в зависимости от частоты входного сигнала избирателя.

Преобразователь 2 напряжение-ток выполнен по известной схеме источника тока, управляемого напряжением [Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982, с.173].

Усилитель 3 собран по обычной схеме на одном транзисторе с общим эмиттером. Сигнал, подлежащий частотному избиранию, поступает на базу этого транзистора, а выходной сигнал избирателя снимается с коллектора. Эмиттер транзистора непосредственно соединен с выходом преобразователя 2 напряжение-ток. Частота входного сигнала избирателя, преобразуясь в преобразователях частота-напряжение и напряжение-ток, задает ток эмиттера транзистора и коэффициент усиления усилителя 3.

Изобретение относится к частотно-избирательным устройствам для использования в технике связи, измерительной технике, автоматике и телемеханике. Технический результат заключается в повышении функциональных возможностей путем управления формой его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Частотный избиратель (ЧИ) содержит последовательно соединенные преобразователь частота-напряжение (ПЧН) (1), преобразователь напряжение-ток (ПНТ) (2), усилитель с управляемым элементом (УУЭ) (3). Причем входом ЧИ являются одновременно входы УУЭ (3) и ПЧН (1). Функцию управляемого элемента выполняет биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с выходом ПНТ (2). Биполярный транзистор устанавливает максимальный коэффициент усиления усилителя только при определенной величине тока эмиттера так, что АЧХ ЧИ аналогична АЧХ узкополосного полосового фильтра, и управление АЧХ осуществляется путем изменения характеристик преобразования ПЧН (1) и ПНТ (2). 1 ил.

Частотный избиратель, содержащий последовательно соединенные преобразователь частота-напряжение, преобразователь напряжение-ток, усилитель с управляемым элементом, отличающийся тем, что входом частотного избирателя являются одновременно входы усилителя с управляемым элементом и преобразователя частота-напряжение, функцию управляемого элемента выполняет биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с выходом преобразователя напряжение-ток, при этом биполярный транзистор устанавливает максимальный коэффициент усиления усилителя только при определенной величине тока эмиттера так, что амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) частотного избирателя аналогична АЧХ узкополосного полосового фильтра и управление АЧХ осуществляется путем изменения характеристик преобразования преобразователей частота-напряжение и напряжение-ток.