Стробоскопический преобразователь электрических сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01R13/34 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в интегральных схемах входных устройств строб-вольтметров, стробосциллографов, коррелометров.

Целью изобретения является повышение быстродействия без ухудшения коэффициента передачи.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из мостовой диодной схемы 1, шины 2 входного сигнала, шины 3 выходного сигнала, первог разделительного конденсатора 4, второго разделительного конденсатора 5, цепочки 6 2Р последовательно соединенных диодов, первого генератора 7 вытекающего тока.,первого генератора

8втекающего тока, первого источника

9положительного напряжения, первого диода 10, второго диода 11, второго источника 12 положительного напряжения, третьего источника 13 положительного напряжения, первого транзистора 14 дифференциальной пары, второго транзистора 15 дифференциальной пары, второго генератора 16 втекающего тока, третьего генератора 17 втекающего тока, второго генератора 18 вытекающего тока, первой и второй шин 19 и 20 парафазных управляющих импульсов.

Генератор 7 вытекающего тока вы- полненов виде последовательного соединения высокоомного резистора и источника отрицательного напряжения, генератор 8 втекающего тока - в виде последовательного соединения высокоомного резистора и источника положи- .тельного напряжения, генераторы 16 и 17 втекающего тока - в виде последовательного соединения транзисторов с соединенными электродами затвора и истока и источника положительного напряжения, генератор 18 вытекающего тока - в виде последовательного соединения транзистора с соединенными электродами затвора и истока и источника отрицательного напряжения. Параметры генераторов тока выбраны таким образом, чтобы суммарный ток генераторов втекающего тока равнялся суммарному току генераторов вытекающего тока, а токи генераторов, включенных последовательно С цепочкой 6 2Р диодов, были равны.

Первое объединение анода и катода диодов мостовой диодной схемы 1.соединено с шиной 2 входного сигнала.

второе объединение анода и катода ди: одов - с шиной 3 выходного сигнала, объединенные аноды диодов соединены с первым генератором 7 вытекающего

токазПервой обкладкой первого разделительного конденсатора 4 и катодом - первого из цепочки 6 2Р последовательно соединенных диодов, объединенные катоды диодов соединены с первым генератором 8 втекающего тока, первой обкладкой и второго разделительного конденсатора 5 и анодом последнего из цепочки 6 2 последовательно соединенных диодов, анод Р-го и катод

(Р+1)-го диода которой соединены с первым источником 9 положительного напряжения, дифференциальную пару транзисторов 14 и 15, истоки которых соединены с вторым генератором 18

вытекающего тока, затворы соединены с шинами 19 и 20 парафазных управляющих импульсов.

Анод первого диода 10 соединен с вторьм источником 12 положительного

напряжения, а катод - с вторым генератором 16 втекающего тока, второй обкладкой первого разделительного конденсатора 4 и стоком первого транзистора 14 дифференциальной пары, катод второго диода 11 соединен с третьим источником 13 положительного напряжения, а анод - с третьим генератором 17 втекающего тока, второй обкладкой второго разделительного конденсатора 5 и стоком второго тран

зистора 15 диф 5 еренциальной пары.

Устройство работает следующим образом.,

Дифференциальная пара транзисторов 14 и 15 формирует строб-импульсы. В исходном состоянии на затвор транзистора 14 подается высокий потенциал, а на затвор транзистора 15 - низкий. Потенциаипы выбираются так, чтобы транзистор 15 был закрыт, а транзистор 14 находился в активном режиме, При этом диод 10 открыт, на нем падает напряжение U и через него протекает ток, который в сумме с током генератора 16 равен току генератора 18. Напряжение на стоке транзистора 14 в исходном состоянии фиксируется диодом 10. на уровне U,2 - Up (U,-напряжение источника 12) и транзистор 14 с генератором 18 образуют истоковь:й повторитель. Ток генератора 17 через открытый диод 11 стекает в источник 13 напряженияJ который и определяет напряжение на стоке закрытого транзистора 15 на уровне U, + Uj,,

Диоды цепочки 6 открыты и через |перв.ые N диодов протекает ток генера- 1тора 7, а через последние N диодов- , ток генератора 8. При этом на каждом диоде падает напряжение, равное lip .

Диодная мостовая схема 1 в ис-ходном состоянии закрыта в анодном плече

смещением Uij - NUjj и U, + NUj, в катодном плече. Источник 9 напряжения служит для настройки строб-преобразователя и в частном случае может давать напряжение 11, равное нулю.

10

Наиболее полно преимущества устройства проявляются при выполнении его в виде интегральной схемы на ар сениде галлия. В этом случае малые паразитные емкости в плечах моста практически не шунтируют входной сигнал, что обеспечивает широкую по шосу пропускания устройства.

Благодаря тому, что транзисторы

В момент прихода парафазных управ- дифференциальной пары работают либо

в активном режиме, либо закрыты, а их нагрузкой являются генераторы в

ляюпшх импульсов (отрицательного на транзистор 14 и положительного на транзистор 15), транзистор 1А закрывается, а транзистор 15 открывается. После запирания диода 10 потенциал стока транзистора 15 начинает повышаться до тех пор, пока не откроются диоды мостовой схемы 1. В этот момент напряжение на стоке транзистора 14 станет равным U, - Up- (U, -NUj,) + llp U, + NUj, - Ug . Транзистор 15 в то же время откроется и через него протекут токи генераторов 16 и 17. Потенциал на стоке транзистора пони20

25

тока, в плечи мостовой схемы в момент стробирования задаются импульсы тока от источника с большим выход ным сопротивлением. Это предотвращает ответвление входного сигнала в цепь генератора строб-импульсов и тем самым обеспечивает высокий коэффициент передачи входного сигнала на выход устройства.

Выполнение формирователя строб-им пульсов и строб-смесителя на одном кристалле арсенида галлия дает возможность создать высокочувствительны строб-преобразователь с полосой пропускания до 10-12 ГГц.

зится до величины U, +

- Up и,, Шр - и, ,

Up - (NUj,

-и,)

диоды 1 о и 1 1

во время действия направляющих импульсов закрыты, также закрыты 2 N последовательно включенных диодов. Транзистор 15 находится в активном режиме, потенциал на его стоке фикси руется открытым диодом мостовой схемы 1, подключенным к щине 2 входного сигнала. В это время исследуемый сигнал, подаваемый на шину 2.входного сигнала через открытую мостовую схему 1, проходит на шину 3. В момент окончания действия управляющих импульсов мостовая схемы 1 закрывается

Емкости разделительных конденсаторов 4 и 5 выбираются такой величины, чтобы за время действия управляющих импульсов, напряжение на обкладках конденсаторов практически не изменялось.

Высокую частоту повторения управляющих импульсов обеспечивает цепочка 2Р последовательно включенных диодов. В промежуток между действием управляющих импульсов эти диоды откры

ты и заряд, накопленный на раздели тельных конденсаторах под действием тока, протекающего через мостовую схему, быстро стекает через малое

дифференциальное сопротивление откры тых диодов в источник 9 напряжения, вследствие чего на плечах мостовой схемы 1 быстро восстанавливаются исходные потенциалы.

Наиболее полно преимущества устройства проявляются при выполнении его в виде интегральной схемы на ар- сениде галлия. В этом случае малые паразитные емкости в плечах моста практически не шунтируют входной сигнал, что обеспечивает широкую по- шосу пропускания устройства.

Благодаря тому, что транзисторы

в активном режиме, либо закрыты, а их нагрузкой являются генераторы в

20

25

.

30

40

5045

55

тока, в плечи мостовой схемы в момент стробирования задаются импульсы тока от источника с большим выходным сопротивлением. Это предотвращает ответвление входного сигнала в цепь генератора строб-импульсов и тем самым обеспечивает высокий коэффициент передачи входного сигнала на выход устройства.

Выполнение формирователя строб-импульсов и строб-смесителя на одном кристалле арсенида галлия дает возможность создать высокочувствительный строб-преобразователь с полосой пропускания до 10-12 ГГц.

Формула изобретения

Стробоскопический преобразователь электрических сигналов, содержащий мостовую диодную схему, первое объединение анода и катода диодов которой соединено с шиной входного сигнала, второе объединение анода и катода диодов - с шиной выходного сигнала, объединенные аноды диодов соединены с первым генератором вытекающего тока, первой обкладкой первого разделительного конденсатора и катодом первого из цепочки 2Р последовательно соединенных диодов, объединенные катоды диодов соединены с первым генератором втекающего тока, первой обкладкой второго разделительного конденсатора и анодом последнего из цепочки 2Р последовательно соединенных диодов, анод Р-го и катод (Р+1)-го диода которой соединены с первым источником положительного напряжения, дифференциальную пару транзисторов, истоки которых соединены с вторым генератором вытекающего тока, а затворы- с шинами парафазных управляющих импульсов, и второй источник положительного напряжения, отличающийся, тем, что, с целью повьше- ния быстродействия без ухудшения коэффициента передачи, он снабжен вторым и третьим генераторами втекающего тока, третьим источником положительного напряжения и двумя диодами, анод первого диода соединен с вторым источником положительного напряжения.

Редактор Л. Гратилло

Составитель В. Лившиц

Техред О.Сопке Корректор М. Максимишинец

Заказ 3390/44Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

а катод - с вторым генератором втекающего тока, второй обкладкой первого разделительного конденсатора и стоком первого транзистора дифференциальной пары, катод второго диода соединен с третьим источником положительного напряжения, а анод - с третьим генератором втекающего тока,

второй обкладкой второго разделительного конденсатора и стоком второго транзистора дифференциальной пары.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в интегральных схемах входных устройств стррбвольтметров, стробосциллографов, коррелометров. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства без ухудшения коэффициента передачи. Устройство содержит мостовую диодную схему 1, шины входного 2 и выходного 3 сигналов, разделительные конденсаторы 4 и 5, диодную цепочку 6, генераторы 7 и 18 вытекающего тока, генератор 8 вте- какщего тока, источники 9 и 12 положительного напряжения, транзисторы 14 и 15 дифференциальной пары, формирующей стробимпульсы, шины 19 и 20 парафазных управляющих импульсов. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены диоды 10 и 11, третий источник 13 положительного напряжения, второй 16 и третий 17 генераторы втекающего тока. Выполнение формирователя стробимпуль- сов и стробсмесител.ч на одном кристалле арсенида галлия дает возможность создать высокочувствительный стробопреобразователь с полосой пропускания до 10 - 12 ГГц. 1 ил. (Л с to 00 Oi 20