Стробируемое пороговое устройство Советский патент 1987 года по МПК H03K5/24 G05B1/01 

технике и может, быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре, предназначенной для измерения амплитудных и временных параметров электрических процессов в нано- и пикосе- кундном диапазонах.

Целью изобретения является повышение, точности срабатывания за счет обеспечения неизменности режимов работы элементов в момент срабатывания и расширения динамического диапазона входных напряжений за счет ограничения допустимого входного напряжения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема стробируемого порогового устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Стробируемое пороговое устройство содержит полевой транзистор 1, подключенный затвором к входной шине 2, исток через первый резистор 3 - к минусовой шине источника 4 питания, а сток через второй резистор 5 - к аноду туннельного диода 6 и через третий резистор 7 - к плюсовой шине источника 4 питания, подсоединенной через четвертый резистор В к аноду туннельного диода 6, катод которого подключен через пятый резистор 9 к минусовой шине источника 4 питания, подключенной к первому выходу источника 10 опорного напряжения, второй выход которого подключен к шине нулевого потенциала, при этом катод туннельного диода 6 подсоединен к истоку полевого транзистора 1 через шестой резистор 11 и непосредственно - к эмиттеру п-р-п транзистора 12, коллектор которого подключен через седьмой резистор 13 к первой выходной шине 14 и через последовательно соединенные восьмой резистор 15 и первый разделительный конденсатор 16 - к первому выходу генератора I7 стробирующих импульсов, инверсный выход которого подключен через последовательно соединенные второй разделительный конденсатор 18 и девятый резистор 19 к эмиттеру п-р-п транзистора 12, подключенного к базе через десятый резистор 20 и через одиннадцатый резистор 21 - к второй выходной шине 22, при этом база п-р-п транзистора 12 подключена через третий разделительный конденсатор 23 к входной шине 24 Сброс.

5

0

5

11, 8, 9, 15, 19, 13 и 21 могут быть попарно равны, т.е. схема может быть симметричной.

Источник 10 опорного напряжения задает потенциал порогового устройства относительно сигнала. Генератор 17 стробирующих импульсов формирует одновременно следующие идентичные разнополярные поля стробирующих импульсов: положительный на прямом, а отрицательный на инверсном выходе.

Резисторы 3 и 7 и полевой транзистор 1 образуют регулируемый делитель напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Исходное состояние туннельного диода 6 - низковольтное.

При и Uj, (фиг. 2) напряжения на стоке и истоке полевого транзистора 1 равны (транзистор открыт), где 1 - пороговое напряжение;

Uj. - напряжение, приложенное к

затвору.полевого транзистора 1 .

При изменении напряжения на затворе полевого транзистора 1 емкости

0

затвор-сток

(С,.. )

(С,.и)

5-С

И затвор-исток

.и/ заряжаются по цепям: выходное сопротивление источника сигнала, резисторы 3 и 7 соответственно и внутреннее сопротивление источников 4 и 10, которое можно считать равным ну- лю. При этом под действием заданного тока на резисторах 7 и 3 выделяется напряжение, одинаковое по форме и величине при условии, что параметры цепей заряда емкостей одинаковы.

0

Если Са . 4- С

}-е

5

0

3-й необходимо их вы- равнять, подключив соответствующую емкость к электродам затвор-исток и или затвор-сток. В момент t, (фиг. 2) прихода стробирующего импульса туннельный диод 6 не переключается.

При и с и„ (фиг. 2) полевой транзистор 1 закрывается и через туннельный диод 6 начинает протекать увеличивающийся ток UI под действием разности напряжений на стоке и затворе. Переходный процесс, связанный с зарядом С

г-с

и С

-и

не влияет на величи5

ну ul, так как параметры переходного процесса на стоке и истоке идентичны.

Ток заряда проходных емкостей (Cg5,, ) резисторов 5 и 1 1 не оказывает существенного влияния на погрешность порога срабатывания при измерении сигнала с длительностями фронта до 0,1-0,5 НС, так как постоянная резисторов 5 и 11 не более 50 пс.

В момент времени tj величина 4I достигает 0,5 , и при воздействии стробирующего импуПьса, начиная с момента времени t, туннельный диод 6 переключается в высоковольтное состояние. Для перевода туннельного диода 6 в низковольтное состояние в момент времени t на входной шине 24 Сброс порогового устройства подается положительный импульс, открывающий транзистор 12. Цепь коллектор - эмиттер транзистора 12 шунтирует туннельный диод 6. Прохождение тока через туннельный диод 6 прекращается, а после окончания действия импульса сброса транзистор 12 запирается и туннельный диод 6 переходит в исходное низковольтное состояние.

Таким образом, изменение порога срабатывания производится изменением потенциала всего порогового устройства относительно исследуемого сигнала, что обеспечивает неизменность режимов работы всех элементов устройства в момент срабатывания. За счет этого погрешность измерения амплитудных параметров определяется только шумами порогового устройства. Это обусловливает его прецизионность.

Уменьшение величин токозадающих резисторов 5 и 11 до десятков Ом увеличивает чувствительность и расширяет полосу пропускания устройства а допустимое входное напряжение устг ройства ограничено только пробоем по затвору полевого транзистора 1 (для транзистора типа КП905 напряжение пробоя по затвору составляет +30 в). Указанные особенности расши- динамический диапазон входных напряжений устройства с одновременным расширением полосы про - пускания.

89034

Формула изобретения

Стробируемое пороговое устройство, содержащее полевой транзистор, затвор которого подключен к входной шине, а шток - к минусовой шине источника

0

5

0

5

питания, через первый резистор, источник опорного напряжения, генератор стробир ующих импульсов, п-р-п- транзистор, эмиттер которого подключен через туннельный диод к первому выводу второго резистора, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятьш, десятый и одиннадцатый резисторы и выходные шины, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона входных напряжений, в него введены три разделительных конденсатора, причем сток полевого транзистора подключен через третий резистор к плюсовой шине источника питания, минусовая шина которого соединена с первым выходом источника опорного напряжения, второй выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а анод и катод туннельного диода подсоединены через четвертый и пятый резисторы соответственно к плюсовой и минусовой шинам

Источника питания, при этом эмиттер п-р-п транзистора подключен к истоку полевого транзистора через шестой резистор, второй вывод второго резистора соединен со стоком полевого

5 транзистора, а коллектор п-р-п транзистора подсоединен непосредственно к аноду туннельного диода, через седьмой резистор - к первой выходной шине и через последовательно соеди0 ненные восьмой резистор и первый

разделительный конденсатор к прямому выходу генератора стробирующих импульсов, инверсный выход которого подключен через последовательно соедиS ненные второй разделительный конденсатор и девятый резистор к эмиттеру п-р-п транзистора, который подключен к базе, соединенной через третий разделительный конденсатор к шине Сброс,

0 и через десятый резистор и через

одиннадцатый резистор - к второй выходной шине.

Входной сигна/i

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре, предназначенной для измерения амплитудных и временных параметров электрических процессов в нано- и пи- косекундном диапазонах. Цель изобретения - повышение точности срабатывания за счет обеспечения неизменности режимов работы элементов в момент срабатывания и расширения динамического диапазона входных напряжений за 8 счет ограничения допустимого входного напряжения. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее полевой транзистор 1, входную шину 2, резисторы 3, 5, 7, 8, 9, II, 13, 15, 19, 20 и 21, туннельный диод 6, источник 4 питания, источник 10 опорного напряжения, транзистор 12, выходные шины 14 и 22, генератор 4, источ-. ник 10 опорного напряжения, транзистор 12, выходные шины 14 и 22, генератор 17 стробируюших импульсов, вход- входную шину 24 Сброс, введены разделительные конденсаторы 16, 18 и 23. Введение конденсаторов обуславливает то, что изменение порога срабатывания ® производится изменением потенциала всего порогового устройства относительно исследуемого сигнала, что обеспечивает неизменность режимов работы всех элементов устройства в момент срабатывания. За счет этого погрешность измерения амплитудных параметров определяется только шумами порогового устройства. 2 ил. (Л С

Bb/xoffnou сигно/г

Редактор В. Петров Техред Л, Сердюков а Корректоре. Черни

7823/58

Тираж 922 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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