Детектор абсолютной величины сигнала Советский патент 1983 года по МПК H03D1/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть применено для. преобразования абсолютной величины переменного сигнала в постоянное напряжение с высокой точностью и в большом динамическом диапазоне.

Известен детектор абсолютной величины сигнала, содержащий два операционных усилителя, к инвертирующим входам которых подключены аноды первого и второго диодов и один из выводов первого и второго резисторов соответственно, выходы операционных усилителей соединены с катодами первого и второго и с анодами третьего и четвертого диодов соответственно, неинвертирующий вход одного из операционных усилителей подключен к общей шине, его инвертирующий вход через резистор, а неинвертирующий вход дру гого операционного усилителя непос редственно соединены с входом, а катоды третье-го и четвёртого диод;ов и другие выводы первого и второго ре.зисторов с выходом детектора абсолютной величины сигнала tll

Недостатком известного устройства детектирования абсолютной величи ны сигнала является нарушение линейнос.ти амплитудной характеристики на высоких частотах, что вызвано влиянием ограниченной скорости нарастания выходного сигнала в операционных усилителях ОУ) при измене.нии полярности входного сигнала. Кроме того, недостатком известного устройства является также изменение глубины отрицательной обратной связи ОУ, обусловленной характерной зависимостью сопротивления диодов от величины смещающего их в прямом направлении напряжения. Это приводит к трудностям синтезирования оптимальных цепей коррекции ОУ.

Наиболее близким к предлагаемому является детектор абсолютной величины сигнала, содержащий резистор, первый диод и последовательно соединенные инвертор, переключатель, второй диод и ОУ,, при этом первый и второй диоды подключены к неинвертирующему входу ОУ катодом и анодом, к выходам переключателя - анодом и катодом соответственно, инвертирующий вход ОУ соединен с его выходом, а между входом инвертора и выходом ОУ, которые являются входом и выходом детектора абсолютной величины сигнала включен резистор 1.2.

Недостатком указанного устройства является низкая точность детектирования абсолн тной величины сигнала, обусловленная с одной стороны тем, что известный детектор абсолютной величины сигнала является однополупериодным, а с другой стороны изменением глубиныотрицательной обратной связи.

Цель изобретения - повышение точности детектирования..

Поставленная цель достигается те что в детектор абсолютной величины сигнала, содержащий, первый диод и последовательно соединенные инвертор, второй диод и ОУ, при этом второй диод подключен катодом к неинверти-рующему входу ОУ, выход которого является выходом, а вход инвертора - входом детектора абсолюной величины сигнала, введены генератор тока и третий диод, катод которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя и одному из выходов генератора тока, а анод - к выходу операционного усилителя, другой выход генератора тока подключен к катодам первого и второго диодов, а анод первого диода соединен с входом инвертора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Детектор абсолютной величины сигнала содерисит .инвертор 1, первый второй и третий диоды 2-4, операционный усилитель (ОУ) 5 и генератор б тока.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии, когда входной сигнал (Jg, (t) равен нулю и при равных выходных сопротивлениях инвертора 1 и .генератора входного сигнала, первый и второй диоды 2 и 3 смещены в прямом направлении током, протекающим через них с одного из выходов генератора 6 тока При этом падение напряжения на каждом из диодов, при идентичности их параметров

i СЗг 4 1 с

,e.-, ,)

где Pj - температурный потенциал

(т 26 мВ, при Т . 298 К), 1 - прямой ток диода. ig - обратный ток диода. При смещении диода в прямом направлении (1о,7 с ) можно считать, что

.е.

(2)

is

Поскольку катоды первого и второго диодов 2 и 3 соединены между собой, то напряжение в точке их сое60 динения определяется как

1

(3 1

п«

При положительной полуволне вход-, 5 ного сигнала U 6Х , первый диод 2

еще больше откроется, второй диод 3 при этом подзакроется. При этом ток:через один диод растет, а через другой одновременно уменьшается, т.е. изменение отношении токов-i(,, происходит по.квадратичному закону/ а изменение величины (U(), как это следует из выражения {2) по линейному закону и равно

Ч--Ч-)

При изменении полярности входного сигнала первый диод 2 и второй диод 3 меняются ролями, а напрязке/г ние в точке соединения их катодов имеет тот же знак и форму, что и при положительной полуволне входного сигнала.

Это напряжение имеет такую же форму, какую имеет напряжение на выходе двухполупериодного выпрямителя. Через операционный усилитель 5 оно поступает на выход устройства.

Операционный усилитель 5 и третий диод 4 предназначен для компенсации начального напряжения в точке соединения катодов первого и второго диодов 2 и 3, обусловленного протеканием через них тока смещения С одного из выходов генератора 6 тока. При этом величина тока, протекающего через третий диод 4 с другого выхода генератора 6 тока равна

току, протекающему через первый и второй диоды 2 и 3 ( i (j- i(y. При соблюдении этого условия выходное напряжение изменяется точно от нуля.

При изменении входного сигнала, ,ток через третий диод 4 не изменяется, при этом глубина обратной связи ОУ остается неизменной.

Инвертор 1, который может быть

0 выполнен на основе ОУ, также работает в линейном режиме, что полностью исключает искажения детектируемого сигнала, связанные с конечной скоростью нарастания вьисодного напря5 жения ОУ и с изменениями глубины отрицательной обратной связи ОУ.

Погрешность амплитудной характеристики детектора абсолютной величины сигнала

20

.e litMu hh) (5

и

СУП

не превышает нескольких милливольт, т.е. соизмерима с напряжением смещения нуля серийных ОУ.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более высокой точностью, по сравнению с известньлми устройствами детектирования абсолютной величины сигнала.

ДЕТЕКТОР АБСОЛЮТНОЙ ВЕЛИЧИНЫ СИГНАЛА, содержащий первый диод и последовательно соединенные инвертор, второй диод и операционный усилитель, при этом второй диод подключен катодом к неинвертирующему входу операционного усилителя, выход которого является выходом, а вход инвертора - входом детектора абсолютной величины сигнгша, отличающийся тем, что,с целью повышения точности детектирования в него введены генератор тока и третий диод, катод которого подключён к инвертирукядему входу операционного усилителя и одному из выходов генератора тока, а анод - к выходу операционного усилителя, другой выход генератора тока подключен к катодам первого и второго диодов, а анод первого диода соединен с входом инвертора. &П