Смеситель стробоскопического преобразователя Советский патент 1984 года по МПК G01R13/22 

111

Изобретение относится с электроизмерительной технике и может быть использовано в широкополосных стробоскопических осциллографах и изме-рителях мгновенных значений электрических сигналов.

Известен 1смеситель стробоскопического преобразователя, содержаий смесительные диоды, образующие четырехдиодный мост, накопительный конденсатор, диоды Ганна, два резистора и два конденсатора ij .

Недостатком этого устройства явяется наличие погрешности преобразования из-за неидентичности и неинейности характеристик смесительных диодов, а также из-за нестабильности длительности стробимпульсов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является смеситель стробоскопического преобразователя, содержащий выполненный на транзисторе ключ, управляющий вход которого соединен с первой обкладкой разделительного конденсатора и первым выводом резистора смещения, а выход - с первой обкладкой накопительного конденсатора и первым входом выполненного на транзисторе повторителя напряжения, второй вход которого соединен с первой шиной напряжения писания, а выход - с входом усилителя и вторым выводом элемента смещения, первый вывод которого соединен с вторым выводом резистора смещения и первым выводом элемента нагрузки, вторым выводом соединенного с второй шиной напряжения питания, причем вторая обкладка разделительного конденсатора соединена с шиной стробимпульсов, вторая обкладка накопительного конденсатора с общей шиной, выход усилителя - с шиной выходного сигнала смесителя и через цепь обратной связи и резистор обратной связи с входом повторителя напряжения, а сигнальный вход ключа - с шиной исследуемого сигнала 1.

Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования,, обусловленная нелинейностью характеристик и температурНОЙ нестабильностью параметров транзисторов. Кроме того, устройство имеет узкий динамический диапазон входных сигналов.

16232

Цель изобретения - повышение точности преобразования в широком динамическом диапазоне входных сигналов. 5 Эта цель достигается тем, что смеситель . стробоскопического преобразователя, содержащий выполненный на -транзисторе ключ, управляющий вход которого соединен с первой

0 обкладкой разделительного конденсатора и первым выводом резистора смещения, а выход - с первой обклад кой накопительного конденсатора и первым входом выполненного на тран5 зисторе повторителя напряжения,

второй вход которого соединен с первой шино-й напряжения питания, а выход - с входом усилителя и вторым выводом элемента смещения, первый

0 вывод которого соединен с вторым выводом резистора смещения и первым выводом элемента нагрузки, вторым выводом соединенного с второй шиной напряжения питания, причем вто5 рая обкладка разделительного конденсатора соединена с шиной стробимпульсов, вторая обкладка накопительного конденсатора - с общей шиной, а выход усилителя - с шиной

0 выходного сигнала смесителя снабжен блоком алгебраического суммирования мгновенных значений, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход с шиной выходного сигнала смесителя, а выход - с сигнальным входом ключа.

Кроме того, блок алгебраического суммирования мгновенных значений

включает элемент индуктивности, три резистора и конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной, а вторая обкладка с вторым входом блока и вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого соединен с вторым выводом второго резистора, выходом блока и вторым выводом первого резистора, первым выводом соединенного с первым выводом элемента индуктивности и первым входом блока, причем второй вывод элемента индуктивности и первый вывод второго резистора соединены с общей шиной.

На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 схема блока алгебраического суммир3, вания мгновенных значений;на фиг.З временные диаграммы устройства, огибающая напряжения промежуточной частоты Uflp и высоко,частотное входное напряжениеи, стробимпульсы, напряжение обратной связи, сумма напряжений обратной связи и вход ного высокочастотного напряжения, разностное напряжение промежуточной частоты на выходе ключа), Устройство состоит из блока 1 алгебраического суммирования мгновенных значений, ключа 2, выполненного на транзисторе, разделительног конденсатора 3, резистора смещения, элемента 5 смещения, элемента 6 нагрузки, накопительного конденсатора 7, повторителя 8 напряжения и усилителя 9. Блок 1 алгебраического суммирования мгновенных значений состоит из элемента 10 индуктивности, первого, второго и третьего резисторов II - 13 и конденсатора 14. Управляющий вход ключа 2, выполненного на транзисторе, соединен с первой обкладкой разделительного ко денсатора 3 и первым выводом резистора 4 смещения, а выход - с первой обкладкой накопительного конден сатора 7 и первым входом выполненного на транзисторе повторителя 8 напряжения, второй вход которого соединен с первой шиной напряжения питания, а выход - с входом усилителя 9 и вторым выводом элемента 5 смещения, первый вывод которого соединен с вторым выводом резистора 4 смещения и первым выводом элемента 6 нагрузки, вторым выводом соединенного с второй щиной напряжения питания, причем вторая обклад ка разделительного конденсатора 3 соединена с шиной стробимпульсов, вторая обкладка накопительного конденсатора 7 - с общей щиной, а выход усилителя 9 - с щиной выходного сигнала смесителя . Первый вход бло ка 1 алгебраического суммирования мгновенных значений соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход - с пшной выходного сигнала 1смеситепя , а выход - с сигнальным входом ключа 2. Первая обкладка кон денсатора блока 1 соединена с общей шиной, а вторая обкладка - с .вт рым входом блока 1 и вторым выводом третьего резистора 13, первьй вывод 234 которого соединен с вторым выводом второго резистора 12, выходом блока 1 и вторым выводом первого резистора II, первым выводом соединенного с первым выводом элемента 10 индуктивности и первым входом блока I, причем второй вывод элемента 10 индуктивности и первый вывод второго резистора 12 соединены с общей шиной. Устройство работает следую1цим образом. Высокочастотное входное напряжение Ug;, (фиг. За) подается через блoк I алгебраического суммирования мгновенных значений напряжения на сигнальный вход ключа 2, на управляющий вход которого подаются стробимпульсы (фиг;35) через разделительный конденсатор 3. Накопительный конденсатор 7 заряжается до напряжения, равного мгновенному значению входного напряжения в моменты времени действия.стробимпульсов. Преобразованное низкочастотное напряжение, выделенное на накопительном конденсаторе 7, прикладывается к. управляющему входу повторителя 8 напряжения. Выходное напряжение повторителя 8 усиливается усилителем 9 и подается на второй вход блока 1 алгебраического суммирования мгновенных значений. В блоке I алгебраического суммиро вания часть усиленного и проин ертированного низкочастотногонапряжения, снимаемого с выхода усилителя 9 (фиг.ЗЬ), складывается с входным высокочастотным напряжением. Значение высокочастотного напряжения, выделяемого в точке объединения выводов резисторов 11-13 (фиг.2), определяется делителем, состоящим из резистора 11 и параллельно соединенных резисторов 12 и 13, так как сопротивление конденсатора 14 на высоких частотах близко к нулю. Низкочастотное напряжение, выделяемое в этой точке, определяется делителем, состоящим из резистора 13 и параллельно соединенных резисторов 11 и 12, так как сопротивление элемента 10 индуктивности на низкой частоте стремится к нулю. Вследствие этого в этой точке обеспечивается алгебраическое суммирование мгновенных значений двух напряжений разных частот. Выходное напряжение блока 1 алгебраического суммирования (фиг.Зг)стробируется ключом 2. После стробирования суммарного напряжения на управляющий вход повторителя 8 напряжения подается разностное напряжение некомпенсации (фиг.За).

В дальнейшем процесс В замкнутой системе с глубокой отрицательно обратной связью устанавливается таким образом, что при достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 9 напряжение некомпенсации стремится к нулю независимо от амплитуды ВХОДНО1о высокочастотного сигнала. При этом открытый в момент времени стробирования ключ 2 пропускает ток некомпенсации, стремящийся к нулю при

К- /3 - 00

где К - коэффициент передачи усилителя 9;

Р - коэффициент передачи элементов обратной связи.

Вследствие этого исключается погрешность из-за нелинейности переходной характеристики ключа. Погрешности из-за температурной нестабильности блоков, охваченных глубокой отрицательной обратной связью, уменьшаются в (1 + К-ft) раз. В устройстве обеспечивается 50-омное сопротивлени в широком диапазоне преобразуемых частот.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность преобразования в широком динамическом диапазоне входных сигналов.

1. СМЕСИТЕЛЬ СТРОБОСКОПИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащий выполненный на транзисторе ключ, управляющий вход которого соединен с первой обкладкой разделительного конденсатора и первым выводом резистора смещения, а выход - с первой обкладкой накопительного конденсатора и первым входом выполненного на транзисторе повторителя напряжения, второй вход которого соединен с первой шиной напряжения питания, а рыкод - с входом усилителя и вторым выводом элемента смещения, первый вывод которого соединен с вторым выводом резистора смещения и первым выводом элемента нагрузки, вторым выводом Соединенного с второй шиной напряжения питания, причем вторая обкладка разделительного конденсатора соедине 1а с шиной стробимпульсов, вторая обкладка накопительного конденсатора - с общей шиной, а выход усилителя - с шиной выходного сигнала смесителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком динамическом диапазоне входных сигналов, он снабжен блоком алгебраического суммирования мгновенных значений, первый вход которого соединен с шиной исследуемого сигнала, второй вход - с шиной Q 9 выходного сигнала смесителя, а выход - с сигнальным входом ключа. (Л 2, Смеситель по п. 1, о т л и чающийся тем, что блок алгебраического суммирования мгновенных значений включает элемент индуктивности, три резЛстора и конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной, авторая обкладка - с вторым входом блока и вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого соединен 35 ND с -вторым выводом второго резистора, выходом блока и вторым быводом пер00 вого резистора, первьм выводом соединенного с первым выводом элемента индуктивности и первым входом блока, причем второй вывод элемента индуктивности и первый вывод второго резистора соединены с общей шиной.

1

Л

tJ

в

н

.1

Z}

сз

П.

10

fj -CDо

Фиг, КН Unp.oc 0 1 23 4 3 4 5 6 f Риг.З 3 10. |.||1. - -