Регулируемое адаптивное пороговое устройство Советский патент 1987 года по МПК H03K5/24 

113

Изобретение относится к импульсной технике и предна;1нпчено для нс- пользованля л радиоэлектронной измерительной аппаратуре п системах контроля и управления.

Цель изобретения - пояытение точности сохранения постоянства отношения порогового напряжения 11 к амплитуде входного импульса U,, в широко диапазоне частот следования и длительностей импульсов при независимости от их формы, расширение функциональных возможностей путем получения возможности срабатывания по передне- му подъему разнополярных импульсов при упрощении конструкции устройства за счет того, что в устройство введен второй диод, подключенный встречно-параллельно первому, что обеспечи вает создание равных и очень малых постоянных времени заряда и разряда конденсатора.

На фиг. приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняюцц1е его работу.

Устройство содержит компаратор 1, к одному из входов которого подключены первые выводы резистора 2 и переменного резистора 3, второй вывод ко- торого подключен к входной шине устройства и к первый выводам диодов А и, 5, включенных встречно-параллельно вторые выводы которых подключены к первой обкладке конденсатора 6 и к второму входу компаратора, а вторая обкладка конденсат ра 6 и второй вывод резистора 2 подключены к общей шине устройства.

Устройство работает следующим об- разом.

Для определенности положим, что средняя TotiKa резистивного делителя подключена к иеинвертирующему входу компаратора, а на вход устройства по- дается колоколообразный положительный импульс. Так же предположим, что вначале величина переменного резистора 3 установлена равной нулю, т.е. на не- инвертиру ои1ий вход компаратора по- дается напряжение 11 , равное входному (см. фиг,2). На инвертирующем входе компаратора с приходом входного импульса в сам,|й начальный момент, когда еще величина напряжения мало отличается от нуля, оба диода 4 и 5 заперты в силу нелинейного характера их проходных сопротивлений. Поэтому напряжение на инвертирующем входе ком362

паратора не изменяется, в то время как на другом входе идет нарастание напряжения входного импульса. Компаратор переключается в высокое состояние выхода. По мере нарастания величины напряжения входного импульса, при некотором его значении открывается диод 4, включенный в прямом направлении. Напряжение Uj на инвертирующем входе начинает нарастать со скоростью, равной скорости нарастания входного импульса, но отставая по амплитуде на величину падения напряжения на диоде А. Диод 5 заперт. Равенство скоростей нарастания U, и U обусловлено весьма малой величиной постоянной времени цепи, состоящей из прямого сопротивления прямо смещенного диода 4, равного s: 50-100 Ом, и емкости конденсатора, равной сотням пФ Величина 1 составляет примерно 20 не против 0,25 с у прототипа.

Нри достижении величины входного импульса своего максимального значения и начинаю1цемся его спаде разность напряжений (U - 1,), равная падению напряжения на открытом диоде 4, начинает уменьшаться и диод 4 начинает запираться. Связь конденсатора с входом устройства начинает ухудшаться. Напряжение на конденсаторе становится независимым от напряжения на входе и сохраняется на достигнутом уровне. В моме}1Т времени t , когда происходит пересечение напряжений U и и,, компаратор переключается на отрицательный выходной уровень. В этот момент времени диод 4 оказывается уже запертым, а диод 5 - еще не открытым. Нроходные сопротивления обоих диодов равны практически бесконечности. Напряжение на конденсаторе продолжает оставаться на прежнем достигнутом уровне. При дальнейшем спадании величины входного импульса, когда разность напряжений (Uj - U) достигает величины открывания диода 5, величина напряжения на конденсаторе начинает спадать со скоростью, равной скорости спадания входного импульса, но отставая по абсолютной амплитуде на величину падения напряжения на диоде 5. Если теперь увеличить величину переменного сопротивления 3, то образуется делитель напряжения входного импульса и на неинвертирующем входе компаратора действует напряжение меньшее U, . Напряжение

jxe и, не изменяется но величине. В этом случае пересечение на11ряже)11ш и и и , а следовательно, и отрицательное переключение компаратора происходит в момент времени t. Вид эпюр напряжений не изменяется при изменении амплитуды, длительности и частоты входных импульсов и поэтому очевидно, что относительное положение момента.t. переключения компаратора не зависит от частоты следования импульсов, от длительности (ширины) входного импульса, а также от его

формы, так как напряжение U, отвечает ,g при амплитудах входных импульсов от

входному напряжению, и лищь меньше его в масштабе, определяемом делителем на резисторах 2 и 3. Напряжение же и по форме и скорости изменения повторяет величину напряжения входного импульса в силу очень малой величины t заряда и разряда конденсатора При сохранении относительного положения момента времени t сохраняется относительная величина порогового уровня срабатывания компаратора, т.е обеспечивается постоянство отношения , при изменении амплитуды U входного импульса, а также его длительности, формы и частоты следования .

В устройстве можно подавать как положительные, так и отрицательные импульсы, так как эпюры напряжений

на фиг.2 переворачиваются относитель- личающееся тем, что, с целью

но оси времени при полном сохранении их вида.

повышения точности сохранения постоянства отношения порогового напряжения к амплитуде импульса в широком диапазоне частот и длительностей импульсов при независимости от их формы, расширения функциональных возможностей при упроп1ении конструкции, введен второй диод, при этом второй переменный резистор резистивного делителя подключен к входу устройства, к которому подключен катод диода и анод второго диода, катод которого подключен к аноду диода и к второму входу компаратора.

Срабатывание компаратора при заданном отношении и„/U может происходить как на подъеме, так и на спаде входного импульса.

Входы компаратора можно поменять местами. Тогда действующим перепадом выходного напряжения компаратора будет положительный перепад.

Электрическая схема устройства существенно проще схемы известного устройства, имеет меньшее число эле

связей, не требуется на

образом, благодаря встречно

параллельному включению двух диодов обеспечиваются весьма малые и одинаковые t заряда и разряда конденсатора и благодаря тому, что резисторный делитель включен не в емкостную цепь, а в цепь входа устройства, достигаются поставленные цели при существенном упрощении конструкции устройства.

Устройство работает при частотах входных импульсов от г О до «500 кГц,

г 0,1 до ±15 В. Малое значение входного сигнала, при котором устройство способно работать, объясняется высоким входным сопротивлением компара- тора, существенно превьш1аюп4ем сопротивление диодов, при близких к нулю значениях напряжений на них.

Формула изобретения Регулируемое адаптивное пороговое устройство, содержащее компаратор, выход которого является выходом устройства, а к одному из входов которого подключена средняя точка резистив- ного делителя, один резистор которого подключен к общей шине устройства, диод и конденсатор, первая обкладка которого подключена к аноду диода, а вторая - к общей шине устройства, о т0

5

повышения точности сохранения постоянства отношения порогового напряжения к амплитуде импульса в широком диапазоне частот и длительностей импульсов при независимости от их формы, расширения функциональных возможностей при упроп1ении конструкции, введен второй диод, при этом второй переменный резистор резистивного делителя подключен к входу устройства, к которому подключен катод диода и анод второго диода, катод которого подключен к аноду диода и к второму входу компаратора.

Ui

fJ2

фи&2

/z //

Изобретение относится к импульсной технике и мо7;ет быть использовано в радиоэлектронной измерительной аппаратуре в системах контроля и управления. Изобретение позволяет повысить точность сохранения постоянства отношения порогового напряжения U к амплитуде входного импульса 1J в широком диапазоне частот следования и длительности импульсов независимо от их формы, а также расширить функциональные возможности устройства путем обеспечения возможности срабатывания по переднему фронту разнополярных импульсов. Конструкция устройства упрощается за счет введения второго диода, подключенного встречно-параллельно первому, что обеспечивает создание равных и очень малых постоянных времени заряда и разряда конденсатора. Устройство содержит компаратор 1, резисторы 2 и 3, диоды 4 и 5, конденсатор 6. Устройство работает при частотах входных импульсов от О до 500 кГц, при и от 0,1 до +15 В. Малое значение входных сигналов, при которых устройство может работать, достигается высоким входным сопротивлением компаратора, существенно превышающим сопротивлен1:е диодов, при близких к нулю значениях напряжения на них. 2 ил. i (Л О 4- /76 /77 оо 00 00 о со О5 b-U/TUfff (Риг.

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 4143/54

Тираж 901Подписное

ВНИИГ1И 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

Составитель О.Близнюк

Техред М.Дицык Корректор М.Шароши