Детектор абсолютной величины сигнала Советский патент 1985 года по МПК H03D1/00 

1I

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для выделения абсолютной величины видеосигнала в трактах с большим динамическим диапазоном.

Целью изобретения, является повышение точности детектирования абсолютной величины сигнала.

На чертеже приведена структурная электрическая схема детектора абсолютной величины сигнала.

Детектор абсолютной величины сигнала содержит формирователь I противофазных сигналов, первый 2, второй 3- и третий 4 диоды, источники 5 и 6 тока, операционный усилитель 7 и дополнительный диод 8,

Вход формирователя 1 противофазных сигналов является входом детектора. Противофазные выходы формирователя I противофазных сигналов подключены к анодам первого и второго диодов 2 и 3. Катоды первого и второго диодов 2 и 3 через источник 5 тока соединены с общей шиной и непосредственно с неинвертирующим входом операционного усилителя 7, Инвертирующий вход операционного усилителя 7 через источник 6 тока соединен с общей шиной и непосредственно с катодами третьего диода 4 и дополнительного диода 8..Анод третьего диода 4 подключен к выходу операционного усилителя 7, являющемуся выходом детектора, а анод дополнительного диода 8 подключен к общей шине.

Детектор абсолютной величины сигнала работает следующим образом.

При входном сигнале, равном нулю, аноды первого и второго диодов 2 и 3 имеют нулевой потенциал. На катодах первого и второго диодов 2 и 3 и неинвертирующем входе операционного усилителя 7 устанавливается потенциал Ug (-0,6 ВЦ(-0,7 в) для кремниевых диодов. Потенциал инвертирующего входа операционного усилителя 7 равен потенциалу его неинвертирующего входа вследствие большого коэффициента усиления операционного усилителя 7. Так как анод дополнительного диода 8 соединен с общей шиной и напряжение на нем равно падению напряжения на каждом из диодов 2 и 3, то при идентичности всех диодов 2-4 и 8 из диодной сборки величина тока через дополнительный диод 8 будет равна величинам токов че76432

рЭ диоды 2 и 3, а при равенстве токов источников 5 и 6 тока - величине тока через третий диод 4. ПоэтоNry смещение нулевого уровня U, на 5 выходе первого и второго диодов 2 и 3 оказывается скомпенсированным и на выходе детектора устанавливается нулевой потенциал. При одинаковом сдвиге вольтамперных характеристик диодов из диодной сборки изменяется величина напряжения на обоих входах операционного усилителя 7, но потенциал на выходе детектора остается равным нулю. При наличии

5 входного сигнала произвольной полярности полярность напряжения на одном из выходов формирователя 1 противофазных сигналов будет положительной, а на другом отрицательной. При этом

0 происходит перераспределение тока источника 5 тока в параллельных ветвях с первым и вторым диодами 2 и 3. Ток в ветви с диодом, к аноду которого приложено отрицательное напряжение, уменьшается. Уменьшение тока в одной ветви сопровождается таким же увеличением тока в другой ветви, которое приводит к увеличению падения напряжения на одном из диодов 2 или 3. В результате прирашение напряжения на выходе этого диода оказывается меньше абсолютной величины входного сигнала на величину этого увеличения падения напряжения. Наибольшее приращение падения напряжения на диоде, определяющее аддитивную погрешность детектирования, происходит после окончания перераспределения тока источника 5 тока между ветвями с первым и вторым диодами 2 и 3, когда ток через диод увеличивается от 1г/2 до 1г, где 1г величина тока источников 5 и 6 тока. При дальнейшем увеличении входного напряжения падение напряжения на открытом диоде от протекания через него постоянного тока 1г будет неизменно и приращение напряжения на выходе первого и второго диодов 2 и 3 относительно напряжения в рабочей точке Ug будет меньше абсолютной величины входного сигнала на величину аддитивной погрешности.

Цепь, подключенная к инвертирующему входу операционного усилителя

55 7, состояшая из источника 6 тока, третьего диода 4 и дополнительного диода 8, наряду с компенсацией смещения нулевого уровня на выходе де3

тектора в широком температурном диапазоне производит компенсацию аддитивной погрешности. При подаче входного сигнала наряду с перераспределением тока источника 5 тока в ветвях с первым и вторым диодами 2 и 3 благодаря введению дополнительного диода 8 происходит и перераспределение тока источника 6 тока в ветвях с диодами 4 и 8, этом в обеих цепях, связанных с противофазными входами операционного усилителя 7, после окончания перераспределения токов токи через один из диодов 2 или 3 и третий диод 4 одинаково возрастают от 1г/2 до 1г.

Приращения падения напряжения на этих диодах оказываются равными, а аддитивная погрешность скомпенсированной.

Введение дополнительного диода 8 приводит к устранению аддитивной погрешности детектирования абсолютной величины сигнала, составляющей при Т 300К - 18 мВ для германиевых и

-32 мВ для кремниевых диодов с тем/

434

пературьь м дрейфом -64 мкВ/ С и -118 соответственно, снижает в два раза мультипликативную погрешность детектирования, вызванную влиянием закрытого диода, а при малых уровнях входного сигнала уменьшает абсолютную погрешность детектирования и увеличивает почти вдвое коэффициент передачи детектора. Возможность увеличения тока источников 5 и 6 тока в пределах экспоненциального участка вольтамперных характеристик диодов без ухудшения точности детектирования при малых входных сигналах

йюзволяет кроме уменьшения мультипликативной погрешности при больших уровнях сигнала значительно повысить быстродействие детектора вследствие ускорения перезаряда суммарных емкостей, подключенных к входам операционного усилителя 7. Диапазон рабочих частот с заданной погрешностью детектирования в предложенном устройстве ограничен лишь амплитудной

погрешностью применяемых операционных схем.

ДЕТЕКТОР АБСОЛЮТНОЙ ВЕЛИЧИНЫ СИГНАЛА, содержащий формирователь противофазных сигналов, вход которого является входом детектора, операционный усилитель, выход которого является выходом детектора, два источника тока, подключенные соответственно к неинвертирующему и инвертируинцему входам операционного усилителя, и три диода, первый и второй из которых включены между выходами формирователя противофазных сигналов и неинвертирующим входом операционного усилителя, а третий между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, при этом к входам операционного усилителя подключены одноименные электроды диодов, отличающийся тем, ЧТО, с целью повышения точности, между точкой соединения инвертирующего входа операционного усилителя с трё- с тьим диодом и общей шиной включен дополнительный диод, причем дополнитель(Л ный и третий диоды соединены одноименными электродами.