Смеситель стробоскопического преобразователя электрических сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01R13/22 

1

Изобретение относится к электроизмерительной 1ехнике и может быть использовано в стробоскопических осциллографах и измерителях мгновенных значений электрических сигналов-.

Целью изобретения является повы- шение точности преобразования.

На чертеже представлена структурная электрическая схема.

Устройство состоит из первого ; ключа 1, накопительного конденсатора 2, резистора 3 обратной связи, повторителя 4 напряжения, усилителя 5, цепи 6 обратной связи, элемента 7 смещения, разделительного конденсатора 8, резистора 9 смещения элемента 10 нагрузки повторителя напряжения, шунтирующего резистора Пи второго ключа 12. .,. Сигнальный вход первого ключа 1 соединен с цшной исследуемого сигнала, а управляющий вход - с первой обкладкой разделительного конденса- тора 8 -и первым выводом резистора 9 смещения, первая обкладка накопительного конденсатора 2 соединена с общей шиной, а вторая обкладка - с первым вьгаодом резистора 3 обратной связи и входом повторителя 4 напряжения, выход которого соединен с шиной выходного сигнала, входом усилителя 5 и первым выводом элемента 7 смещения, второй вывод которого соединен с первым выводом элемента 10 нагрузки повторителя напряжения и вторым выводом резистора 9 смещения, причем выход усилителя . те- рез цепь б обратной связи соединен с вторым выводом резистора 3 обратной связи, вторая обкладка разделительного конденсатора 8.- с шиной строб-импульсов, второй вывод элемента 10 нагрузки повторителя напряжения - с шшюй источника питания. Сигнальный вход второго ключа 12 соединен с выходом первого ключа 1 и первым выводом шунтирующего резистора 11, управляющий вхо с управляющим входом первого ключа 1, а выход - с второй обкладкой накопительного конденсатора 2, второй вьшод шунтирующего резистора 11 соединен с вторым вьшодом резистора 3 обратной связи..

Цепь 6 обратной связи выполнена на операционном усилителе, элемент 7 смещения - на диоде, элемент 10

2

134202

нагрузки - на источнике постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

. 5 В исходном состоянии транзисторы первого и второго ключей 1, 12 закрыты. Накопительный конденсатор 2 связан с шиной исследуемого сигнала через паразитные емкости сток-исток 10 транзисторов ключей 1,12.

Шунтирующий резистор 11 образует с паразитными емкостями сток-исток транзисторов первого и второго ключей 1, 12 и с накопительным конден- 15 сатором 2.высокочастотный фильтр с граничной частотой

Сг- С,

f, .

V т-1

;)

(О

0

5

0

5

где R,,, W

С. С величина шунтирующего резистора 11;

емкость сток-исток транзистора ключа 1; емкость сток-исток транзистора ключа 12; величина емкости накопительного конденсатора 2. Высокочастотный фильтр с граничной частотой f эффективно ограничивает амплитуду проходящего через паразитные емкости сток-исток транзисторов первого и второго ключей 1, 12 исследуемого сигнала при частоте сигнала

f2 fj(2)

что позволяет значительно уменьшить искажения преобразованного сигнала при выполнении соотношения

-ус

:

г,

(3)

где fУС - верхняя граничная частота усилителя 5, определяемая неискаженной передачей расширенного импульса.

Строб-импульс, поступающий на управляющие входы ключей 1, 12 через разделительный конденсатор 8, открывает транзисторы ключей. За время стробирования накопительный конденсатор 2 заряжается через открытые транзисторы ключей 1, 12 до напряжения, пропорционального входному сигналу.

По окончании стробирования транзисторы ключей 1, 12 закрываются и происходит разряд накопительного конденсатора 2 через резистор 3 обратной связи и цепь 6 обратной связи, в результате чего на накопительном конденсаторе 2 формируется расширенный импульс, проходящий через повторитель 4 напряжения на шину выходного сигнала.

Второй ключ 12, вьтолненный на транзисторе, необходим для отключения шунтирующего резистора 1 от вы- сокоомной цепи разряда накопительного конденсатора 2 после выборки очередного значения исследуемого сигнала.

Подключение истока транзистора ключа I и стока транзистора ключа 12 через шунтирующий резистор I1 к выходу цепи 6 обратной связи позволяет сохранить широкий динамический диапазон входных сигналов.

Для обеспечения нормальной работы устройства необходимо выполнение соотношения

вы. , . ()

где К„., - выходное сопротивление цеDD K

ПИ о обратной связи.

Это соотнощение легко выполняется, если в цепи обратной связи использовать повторитель напряжения или операционный усилитель.

Шунтирующий резистор. 1 не должен шунтировать цепь заряда нако- пительного конденсатора 2 при открытых транзисторах ключей I , 12, дл для чего необходимо выполнение соотношения

ко о }

(.5)

сопротивление открытого

транзистора ключа 1;

R - внутреннее сопротивление

источника.исследуемого сигнала.

Соотношения (1)э(2),(3) и(5) позволяют. определить значение шунтирую- щега резистора 11, при котором отсутствуют искажения, обусловленные прохождением исследуемого сигнала через паразитные емкости транзисторов ключей на вход повторителя напряжения при закрытых транзисторах ключей 1,12

RKO RO UJ

при реализации предлагаемого устройства в виде полупроводниковой интегральной схемы на основе арсенида тгаллия основные элементы схемы имеВНИИПИ Заказ 778755

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород,ул.Проектная, 4

213Д204

ют следующие значения: С, 0,2 пФ, ,1 пФ, Rg 50 Ом, R| 50 Ом fijj 100 МГц, Кщ 1 кОм.

Полоса пропускания устройства 5 составляет I ГГЦ при коэффициенте передачи 0,7. При этом величина исследуемого сигнала, проходящего на выход устройства при закрытых транзисторах ключей, не превышает 1% от О амплитуды входного сигнала.

Формула изобретения

я

Смеситель стробоскопического пре15 образователя электрических сигналов, содержащий первый, выполненный на транзисторе ключ, сигнальный вход которого соединен с шиной исследуе- мого сигнала, а управляющий вход -

20 с первой обкладкой разделительного конденсатора и первым выводом резистора смещения, первая обкладка накопительного конденсатора соединена с общей шиной, а вторая об25 кладка - с первым вьюодом резистора обратной связи и входом выполненного на транзисторе повторителя напряжения, выход которого соединен с шиной выходного сигнала, входом уси30 лителя и первым вьтодом элемента

смещения, второй вьшод которого соединен с первым вьгоодом элемента нагрузки повторителя напряжения-и вто- рым выводом резистора смещения, ,- чем выход усилителя через цепь обратной связи соединен с вторым выводом резистора обратной связи; вторая обкладка разделительного конденсатора - с шиной строб-импульс ов,

4Q второй вьгеод .элемента нагрузки повторителя напряжения - с шиной источника питания, отлич ающий- с я тем, что, с целью повьшения точности преобразования, он снабжен шун45 тирующим резистором и вторым, выполненным на транзисторе ключом, сигнальный вход которого соедиН ен с выходом первого ключа и первым выводом шунтирующего резистора, управляющий

JQ вход - с управляющим входом первого ключа, а выход - с второй обкладкой накопительного конденсатора, второй вывод шунтирующего резистора соеди- йен с вторым вьшодом резистора об, ратной связи.

Тираж 730 Подписное

Изобретение относится ic электроизмерительной технике и может быть использовано в стробоскопических осциллографах и измерителях мгновенных значений электрических сигналов. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Устройство состоит из первого 1 и второго 12 ключей, накопительного 2 и разделительного 8 конденсаторов, резистора 3 обратной связи, повторителя 4 напряжения, усилителя 5, цепи 6 обратной связи, элемента 7 смещения, резистора 9 смещения, элемента 10 . нагрузки повторителя напряжения, шунтирующего резистора 11. Цепь в обратной связи выполнена на операционном усилителе, элемент 7 смещения - на Диоде, элемент 10 нагрузки - на источнике постоянного тока, а второй ключ 12 - на транзисторе. В описании приведены формулы, позво- определить граничную частоту высокочастотного фильтра и значение шунтирующего резистора 11, при котором отсутствуют искажения. 1 ил. i W С кэ 00 4ib to