Амплитудно-временной преобразователь Советский патент 1974 года по МПК H03K7/02 G01R19/04 

I

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может использоваться для измерения амплитуд одиночных импульсов наносекундной длительности.

I Известны амплитудно-временные преобразователи, содержащие накопительный элемент, последовательно включенные эмиттерный повторитель и ключевой диод, соединенный с накопительным элементом, стабилизатор тока, дискриминатор, усилитель и формирователь нормированного напряжения.

Недостатком такого амплитудно-временного преобразователя лвляется невысокая точность и значительное усложнение устройства, так как цепи дозаряда накопительного элемента содержат часть линии задержки, согласующий каскад и ключевой диод. Больщое количество ключевых диодов, подсоединенных к ракопительному конденсатору, ухудшает температурну стабильность преобразователя и, следовательно, понижает точность измерений и усложняет устройство.

Цель изобретения - повысить точность и упростить амплитудно-чвремейнюйпреобразователь.

Эта цель достигается те-м, что накопительный элемент подключен к последовательно соединенным стабилизатору тока, дискриминатору, усилителю и фор;мирователю нормированного напряжения.

На чертеже приведена принципиальная схема амплитудно-временного преобразователя, KOTOgbrii состоит из эмиттерного

повторителя 1, выполненного на транзисторе Тс делителем напряжения в

; цепи базы на резисторах fi., R, „, R о и

: резистором Я в цепи эмиттера Т ,

соединенного с источником измеряемых импульсов через конденсатор G выход

эмиттерного повторителя 1 через ключевой диод 2 соединен с накопительным элементом 3, стабилизатором тока 4 на транзисторе Т и катодом диодадискриминатора 5. Резисторы Rg, ftg и Rg опредеп5пот ток разряда накопительнЬго эле;мента 3. Часть резистора Р-. диод Д и 51 резистор fl составляют температуре- зависимый делитель напряжения. Анод диода-дискриминатора 5 подключ ;к усилителю 6, выход которого соединен , с формирователем, который вьшолнен по известным схемам и служит соответствен для усиления сигнала после дискриминаци К формирования нормированного по амплитуде напряжения формирователя 7. Устройство работает следующим образом. Преобразуемый импульс поступает через конденсатор С на выход эмиттерного повторителя 1, с выхода эмиттерног повторителя через ключевой диод 2, Импульс напряжения заряжает накопитель ный элемент 3 до амплитудного значения Заряд конденсатора 3 до амплитудного значения при минимальной длительности импульса становится возможным за счет уменьшения постоянной времени заряда. Уменьшение постоянной заряда достигается за счет малого выходного сопротивления эмиттерного повторителя 1 и за счет уменьшения емкости накопительного элемента 3 до такой величины, чтобы постоянная заряда R С 1/3 t , где t - минимальное время измеряемого импульса. Уменьшение емкости накопительного элемента 3 до мапьгх значений (нескольк десятков пикофард) дает возможность поставить на входе преобразователя эмиттерной повторитель 1, так как после нцй не может работать на большую емкость нагрузки (имеет склонность к возбуждению). С другой стороны эмиттерный повторитель 1 повьпнает входное сопротивлени преобразователя. . При малых значениях емкостей конден сатора (до 1ОО пф) последнюю можно выбрать с малым ТКЕ, что повышает стабильность работы преобразователя при изменении температуры. После заряда конденсатора 3 до амплитудного значения диод 2 закрьшает и начинается разряд конденсатора 3 пост янным током через стабилизатор тока на транзисторе Т. Ток разряда накопительного конденсатора 3 равен сумме токов; СГр СГк + С/0/ Jo,,, JP - ток разряда конденсатора 3, - коллекторный ток транзистора 2 О - обратный ток диода 2, Q - обратный ток диода 5, Y., - тепловой ток транзистора Т . О Тепловой ток У , напряжение на эмиттерном переходе 2/,. и интегральный коэффициент передачи тока ft. Порцое приращение коллекторного тока имеет вид: АЛ-|3.лЛ,.|2к,2/, ЭЗк 1 д2/э5 ( А& Р широком диапазоне гемператур имеют линейный характер зависимости от температуры. Токи ЧА.| U о. «J о „ и J имеют экспоненциальный характер зависимости от изменения температуры, следовательно, суммарная характеристика тока разряда накопительного конденсатора 3 от температуры будет экспоненциальной. Для сохранения тока разряда накопительного конденсатора 3 неизменным необходимо, чтобы тринзистора Т к2 при изменении температуры изменялся по такой же экспоненциальной зависнмости, но с обратным знаком. Роль автоматического регулятора тока транзистора Т при изменении к, температуры выполняет нелинейный темпе ратурно-зависимый делитель напряжения, состоящий из части потенциометра В. , диода Д и переменного резистора ft,, J.7 включенный в эмиттерную цепь стабилизатора тока на транзисторе Т. причем у диода Д зависимость обратного тока на порядок выше, чем суммарная зависимость обратных токов диодов 2,5 и транзистора Т„. При повышении температуры увеличение тока компенсируется уменьшением коллекторного така транзистора Т , которо обусловлено увеличением потенциала точки А нелинейного температурнозависимого делителя напряжения. Выбор режима, при котором ток разряда конденсатора 3 остается постоянным, осуществляется при помощи потенциометра R. и переменного резистора R. .

С анода диода-дискриминатора 5 импульс поступает на усилитель 6, а с усилителя 6 на формирователь 7, который формирует крутые фронты выходного импульса и нормирует его по амплитуде.

На выходе формирователя 7 получается импульс прямоугольной формы, длительность которого пропорциональна амплитуде входного импульса.

Порог дискриминации определяется степенью открытия диода дискриминатора 5« а последнее устанавливается при помощи переменного резистора ft- в цепи базового делителя напряжения входного эммитерного повторителя 1.

Предметизобре тения

20

Амплитудно-временной преобразователь, содержащий накопительный элемент, последовательно включенные эммитерный повторитель и ключевой диод, соединенный с накопительным элементом, стабилизатор тока, дискриминатор, усилитель и формирователь нормированного напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, накопительный эл ileнт подключен к последовательно

30 соединенным стабилизатору тока, дискриминатору, усилителю и формирователю нормированного напряжения. Так как база эммитерного повторителя 1 через открытый переход база эммитер транзистора Т и открытый диод 2 гальванически связана с катодом диода - дискриминатора 5, то, изменяя потенциал базы транзистора Т при помощи переменного резистора R можно регулировать уровень дискриминации. При больщом коэффициенте усиления усилителя 6 уровень дискриминации можно выбрать очень небольшим, что повышает точность преобразования.

1Л-flr-l-f Г U

V

Выха -0 U