Устройство для выделения модуля Советский патент 1983 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к радиотехник и может быть использовано в трактах первичной аналоговой обработки рациоло каиионной информации, а также рааиоиэмерительной, аналоговой вычислительной технике, автоматике, преимушественног в быстроцействуклцих преобразователях, детекторах абсолютных значений широко полосных сигналов с большим динамическим диапазоном. Известно устройство ддя выделения модуля сигнала, содержащее дифференциальный усилитель, охваченный отрицательной обратной связыо, к входам которого через последовательно соединенные резисторы и диоды подключен источник переменного сигнала СЧ. Недостатком данного устройства является большая величина нижней границы линейности преобразования, которая обусловлена некомпенсированностью нели нейности характеристик диодов, а также низкая величина частотного диапазона, являющаяся следствием включения нелинейного выпрямительного прибора в иепь отрицательной обратной связи операционного усилителя (ОУ). Известно также устройство для выделения модуля, в котором нижняя граница динамического диапазона снижена за счёт начального смещения выпрямитель ных диодов от введенных источников пос тоянного тока С2 3. Недостатком данного устройства является наличие начального нелинейного участка амплитудной хара1стеристикн, которое обусловлено прохождением слабых сигналов на оба входа дифференциального pYj низкое быстродействие, обеспечиваемое при приемлемой линёйности и точности, которое является следстеием кклк чения последовательно с выпрямительным диодами резисторов большой велоичины для линеаризации и выравнивания коэффициентов передачи по обоим входам ОУ, необходимость согласования токов источников тока для симметр Врования амплитуд ной характеристики при разнополярных сигналах, являющаяся сШёдспаием асимметрии, вносимой включением источника надряжения компенсации смещения нулевого уровня в цепи одного из вьтрямительных диодов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устрой стео для выделения модуля, содержащее источник напряжения противофазных сигналов, выходы которого через резисторы соединены с шиной нулевого потенциала, а через разделительные диоды подключены к резистору нагрузки 33, Недостатком известного устройства является большая величина начального нелинейного участка, большаяпогрешность преобразования, низкое быстродействие, обусловленное наличием барьерной емкости закрытого р-п перехода и паразитной емкости, существующих между точкой соединения катодов разделительных диодов и шиной нулевого потенциала. 11елью изобретения является повышение точности выделения модуля и быстродействие устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство -ДЛЯ выделения модуля, содержащее формирователь противофазных сигналов, вход которого является входом устройства, а противофазные выходы че-. pie3 соответствукяцие резисторы соединены с шиной нулевого потенциала и подключены к первым выводам соответствующих разделителышх диодов, введены источник тока, источник компенсирукадего напряжения, масштабные резисторы и дифференцргшьнысй усилитель, инвертирующий вход которого через первый масштабный резистор соединен с источником компенсирующего напряжения и через второй масштабный резистор - с выходом дифференциального усилителя, являющимся выходом устройства, а неинвентирукяций вход подключен к вторым выводам разделительных Диодов, соединенных через источник . тока с шиной нулевого потенциала. На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для выделения модуля; на фиг, 2 - амцлитудная характеристика устройства, на фиг, 3 - один из возможных вариантов выполнения устройства для вьщеления модуля. Устройство (фиг. 1) содержит формирователь 1 противофазных сигналов, ограничивающие резисторы 2 и 3, разделитель ные диоды 4 и 5, источник 6 тока, дифференциальный усилитель 7, первый масштабный резистор 8, источник 9 компенсирующего напряжения, второй масштабный резистор 10, Вход формирователя 1 противофазных сигналов является входом устройства, один из выходов подключен к точке соединения .ограничивающего резистора 2 и анода разделительного диода 4, а другой выход подключен к точке соединения ограничивающего резистора 3 и анода разделительного диода 5, другие вьтоды

резисторов 2 и 3 соединены с шиной .нулевого потеноиала, источник 6 тока подключен к точке соединения катодов диодов 4 и 5 и неинвертирукяцего входа дифференциального усилителя 7, к j тирующему входу дифференциального усилителя 7 подключен через масштабный резистор 8 источник 9 компенсирующего напряжения. Масшта6нь1Й резистор 10 включен между инвертирующим входом lO ; усилителя 7 и его выходом. I Устройство работает следующим образом..

При любой полярности сигнала на вхо- е полярность сигналу на одном из выхо- 15 дов источника 1 напряжения противофазных сигналов будет положительная, со ответствуквций диод будет открыт, а другой диод - закрыт. Весь ток источника 6 тока, величина которого не зависит от уровня 20 входного сигнала, будет протекать через открытый диод, падение напряжения на нем будет посто$пшо и изменение напряжения на выходе диодов 4 и 5 будет псжторять . входное напряжение. При кусочно-линей- 25 ной аппроксимации ВАХ диодов вид амплитудной характеристики устройства наглядно иллюстрируется графическими построениями (фиг. 2) При подаче на аноды диодов 4 и 5 противофазных сигналов ВАХ зо параллельных ветвей с диодами расходятся, занимая последователЕло положения 1,1; 2,2j 3,3 и т.д. приШвх I f W&XWIM ивыхо-А-ид /ирц1

При1ив)1. положение рабочей точ-jj ки (точка О на фиг. 2) не изменяется. С изменением и 0х В этом интервале происходит перераспределение токов в параллельных ветвях, в ходе которого при/и и/с /Ugnynflff из диод(ж полностью закрыва- 40 ется. Источник 9 напряжения, подключенный к инвертирующему входу Д1ф| еренциального усилителя 7, компенсирует сме- щение нулевого уровня, возникающее на выходе диодов от протекания через них 45 начальных токов.

Формирователь противофазных сигналов 1 (фиг. 3) выполнен на двух операционных усилителях 11 и 12 и представляет собой повторителЕг-инвертор с балан- ц сным выходом. Источник 6 тока выполнен на полевом транзисторе 13 с токозадающим резистором в цепи истока. По сравнению с простейшим источником тока, состоящим из последовательно соединенны резистора и источника напряжения, такая схема позволяет работать при больших токах с источником малого напряжения. Источник 9 компенсиругадего напряжения вьшопнен по простейшей, схеме делителя напряжения источников - Е, +Е на переменном резисторе 14. Вход формирователя противофазных сигналов, выполнен на хшух операционных усилителях 12 и 11, является входом устройства, выход повто рителя на усилителе 11 подключен к точке соединения резистора 2 и анода разделительного диода 4, выход инвертора на усилителе 12 подключен к точке сое динения резистора 3 и анода разделительного диода 5, другие вьтоды резисторов 2 и 3 соединены с шиной нулевого потенциала, вькод источника 6 тока, выполненного на последовательно соединенных полевом транзисторе с токозадакацим резистором в цепи истока и источнике напряжения - Е, подключен к точке соединении катодов диодов 5 и 4 и неинвертиругощаго входа цифференииального усилителя 7, к инвертирукяцему входу дифференциального усилителя 7 подключены масштабные резисто д 1 8 и 1О, другой вьшод которого соединен с выходом дифференциального усилителя 7, и источника 9 напряжения. В качестве диодов может использоваться любая диодная сборка с идентичными характеристиками диодов, например 2ДС523А.

f

Введение источника постоянного тока, подключенного к катодам вьшрями тельных диодов и неинвертирукяцему входу диффе- ренщнального усилителя, по сравнению с известным устройством при различных шриемлимых значениях сопрот1голения наг- рузки, снижает в 4-10 раз нижнюю границу линейности преобразования в пределах линейного участка амплитудной характеристики более чем на 1-2 порядка, снижает погрешность преобразования изза нелинейности выпрямительных приборов с р-п переходом и более чем на 1-2 порядка повышает быстродейств1;е устройства.

/ 1/ 2 1,1 2

i USbix

/

eexmtn / J

e$x

Фиг. 2 ГШ -Е ffy

Фиг5 Е

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ, содержащее формирователь противофазных сигналов, вход которого является входом устройства,а противофазные выходы через соответствующие ог раничивающие резисторы соединены с ши- нсЛ нулевого потенциала и подключены к первым выводам соответствующих разделительных диодов, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены источник тока, источник компенсирукацег о напряжения, масштабные резисторы и дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через первый масштабный резистор соединен с источником компенсирующего нап- . ряжения и через второй масштабный ре, зистор - с выходом дифференциального усилителя, являкяцимся выходом устройства, а неинвертирующий вход подклю(Л чен к вторым вьшодам разделительных с диодов, соединенных ерез источник тока с шиной нулевого потенциала. со 4 О)