Коммутатор с переменной знака выходного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H03K17/687 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемоусили- тельных устройствах в целях обработки и коммутации полярности импульсных напряжений сигнала, следующих через относительно короткий интервал времени на фоне шумовой помехи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и сокращение времени установки начальных условий.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема коммутатора с переменой знака выходного напряжения; на

фиг. 2 - эпюры напряжений в основных точках схемы.

Коммутатор с переменой знака выходного напряжения содержит операционный усилитель 1, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через резисторы 2 и 3 соединены с входом 4 устройства.

Между неинвертирующим входом операционного усилителя 1 и общим проводом включен сток-исток полевого транзистора 5. Выход дополнительного операционного усилителя 6 через диод 7 соединен с затвором полевого транзистора 5. Неинвертирух С

с

V

CJ

с

ющий вход дополнительного операционного усилителя 6 соединен с входом устройства 4, а его инвертирующий вход через резисторы 8 и 9 соединен с источником опорного напряжения (Uonop) и через резистор 10 - с общим проводом.

Между входом дополнительного операционного усилителя 6 и его инвертирующим входом включен диод 11.

Дополнительный полевой транзистор 12 вкл/очен между инвертирующим входом операционного усилителя 1 и общим проводом. Затвор полевого транзистора 12 соединен с выходом 13 устройства и через параллельно соединенные резистор 14 и диод 15-с выходом операционного усилителя 1. Между выходом устройства 13 и общим проводом включен накопительный конденсатор 16 фильтра 17 частот.

Коммутатор функционирует следующим образом.

В момент времени ti (фиг. 2а) на вход 4 устройства поступает-напряжение импульсного сигнала USx, амплитуда которого превышает уровень опорного напряжения (Uex Uonop). Напряжение сигнала с положительной полярностью выделяется на выходе дополнительного операционного усилителя 6 и прикладывается к диоду 11 в направлении непроводимости.

При запертом диоде 11 коэффициент усиления дополнительного операционного усилителя 6 возрастает до максимального значений (К0уб макс). Через открытый диод 7 выходное напряжение операционного усилителя 6 поступает на затвор полевого тран- зистора 5 и переводит его в режим непроводимости (фиг. 2в).

При переводе полевого транзистора 5 в режим непроводимости, ток через резистор 2 практически не протекает и на неинвертирующий вход операционного усилителя 1 амплитуда напряжения сигнала (Uax) поступает без ослабления. Так как с момента ti операционный усилитель 1 функционирует в режиме неинвертирующего усилителя, то на его выходе (фиг. 26) выделяется напряжение положительной полярности, которое переводит диод 15 в режим непроводимости. Напряжение с выхода операционного усилителя 1 через резистор 14 поступает на потенциальный вывод конденсатора 16 и заряжает его с постоянной времени т Зар (фиг, 2д). т зар RC, где R - сопротивление резистора 14, С-емкость конденсатора 16.

Постоянная времени интегрирования рассчитывается под ожидаемую длительность коммутируемого импульсного сигнала

(Гзар Тимп). Запертый диод 15 практически не вносит погрешности в т3ар..

По мере заряда конденсатора 16 происходит возрастание напряжения положительной полярности на выходе 13 устройства. Это же напряжение поступает на затвор дополнительного полевого транзистора 12 и переводит его в режим неправомерности, при этом за счет уменьшения

глубины отрицательной обратной связи операционного усилителя 1 повышается его коэффициент усиления Кмакс

Увых oyl5 Кмакс UBX где Уиых оу1 - напряжение на выходе операционного усилителя 1.

После прекращения воздействия прироста импульсного напряжения сигнала (момент времени ta) напряжение на затворе полевого транзистора 5 уменьшается до нулевого значения, за счет возрастания прово- димости канала сток-исток полевого транзистора 5 операционный усилитель 1 переводится в режим усилителя-инвертора (фиг. 26).

За счет временной задержки фильтра 17 нижних частот в течение некоторого времени после t2 дополнительный полевой транзистор 12 функционирует в режиме непроводимости, при этом цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 1 разомкнута.

При наличии на входе 4 устройства постоянной составляющей шумовой помехи

Uo положительной полярности на выходе операционного усилителя 1 выделяется усиленное напряжение отрицательной полярности, которое переводит диод 15 в режим проводимости через открытый переход ко торого разряжается конденсатор 16 (фиг. 2г, д.

Постоянная времени разряда t раз конденсатора 16

tpaaSfC (ГлрдЧб Гвых oyl),

где гпрд15- сопротивление открытого диода 15;

Гвых oyi - выходное сопротивление операционного усилителя 1.

Так как В(гПрд15+ гвыхоу1), то , что позволяет обеспечить обработку импульсных сигналов с постоянной времени т зар и обеспечить при этом относительно малый интервал времени установки начальных условий после прекращения воздейст- вия импульсного прироста входного сигнала,

После завершения разряда накопительного конденсатора 16, в момент времени t3, устройство переводится в исходный режим, при этом операционный усилитель 1 функционирует в режиме инвертирующего усилителя с минимальным значением коэффициента усиления Кмин.

Формула изобретения 1. Коммутатор с переменной знака выходного напряжения, содержащий операционный усилитель, неинвертирующмй и инвертирующий входы которого через первый и второй резисторы соответственно со- единены с входом коммутатора, к неинвертирующему входу операционного усилителя подключен исток полевого транзистора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены дополнительный полевой транзистор, фильтр нижних частот, выполненный в виде RC-цепи, вход которого подключен к выходу операционного усилителя, выход - к затвору дополнительного полевого транзистора, канал сток-исток которого подключены соответственно к инвертирующему входу операционного усилителя и к общей шине, и дополнительный операционный усилитель с отрицательной обратной связью в виде

диода, неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя соеди- нен с входом устройства, инвертирующий вход черэз резисторы - с источником опорного напряжения, а его выход соединен

через диод с затвором палевого транзистора, сток которого подключен к общей шине, при этом тсчгсз соединения затвора дополнительного полевого транзистора и -выхода фильтра нижних частот

является выходом устройства.

2, Коммутаторпоп. 1,отличающий. я тем, что, с целью сокращения времени

установки начальных условий, параллельно

резистору RC-цвпм фильтра нижних частот

включен диод.

Изобретение относится к радиотехнике, и может быть использовано в приемо-усили- тельных устройствах в цепях обработки и коммутации полярности импульсных напряжений сигнала, следующих через относительно короткий интервал времени на фоне шумовой помехи. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем совмещения функции коммутатора и интегратора с обеспечением при этом относительно высокой скорости установки начальных условий после прекращения воздействия входного напряжения сигнала. Коммутатор переменой полярности выходного напряжения содержит операционный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через первый и второй резисторы соединены с входом устройства, а между неинвертирующим входом операционного усилителя и общим проводом включен канал сток-исток полевого транзистора. Дополнительно введены полевой транзистор, RC-фильтр нижних частот и операционный усилитель с коммутируемой отрицательной обратной связью на диоде. Неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя соединен с входом устройства, инвертирующий - с выходом источника опорного напряжения, а его выход соединен с затвором полевого транзистора, при этом точка соединения затвора дополнительного полевого транзистора и выхода фильтра нижних частот является вы- ходом устройства. Параллельно резистору RC-цепи фильтра нижних частот включен диод. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. С/ с