Восстановитель постоянной составляющей импульсных сигналов напряжения Советский патент 1976 года по МПК H03D1/06 G01T7/00 

(54) ВОССТАНОВИТЕЛЬ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к ядерно-физической аппаратуре и может быть использовано в прецезионной га гма-спектрометрии.

Известны восстановители постоянной составляющей импульсных сигналов напряжакия l , основанные на использовании нелинейности вольтамперных херектеристик восстановительных диодов, соединенных через разделительный конденсатор с генератором и-мпульсных сигналов напряжения. Так схема Робинсона представляет собой два встречно включенных диода, через которые от генераторов токов задаются равные токи, что обеспечивает стабильность выходного уровня напряжения и возможность работы с биполярными сигналами.

Однако данная схема из-за нерезкого излома вольтамперных характеристик диодов обладает большой нелинейностью передачи сигналов что ограничивает возможность ее использования.

Известны также схемы, в которых восстановительные диоды включены в цепь обратной связи операционного усилителя 2. Однако такие схемы ;сарактеризует обратная зависимость между восстановительными свойствами и линейностью передачи сигналов. Это объясняется тем, что уменьшение динамического сопротивления диоаов п сокрагдение времени восстановления постигается увеличением токов восстановнтельньх диодов, а для уменьшения нелинейности передачи сигналов эти токи необходимо уменьшать.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является восстановитель, содержащий вхоаной повторитель напряжения, выход которого через разделительный конденсатор соединен со входом выходного повторителя, одним из двух генераторов тока и катодом одного из двлтс восстановительных диодов, аноды которых соединены с другим генератором тока; инвентирующий усилитель обратной связи, выход которого соединен с управляющими входами генераторов тока и катодом другого восстановительного диода Гз .

Однако в восстановителе возникает зависимость температурной стабильности от выходного повторителя напряже- НИИ, так как температурный дрейф постоя ной составляющей выходного напряжения складывается из температурных дрейфов усилителя обратной связи и выходного повторителя напряжения. Большое время восстановления постоянной составляющей в известном восстановителе обусловлено тем, что при тюдаче входного импульса напряжения разделительный конденсатор заряжается входным током усилителя обратной связи и входным током вы- хоцного повторителя напряжения. Значительная нелинейность передачи вхоц ного импульса обусловлена дополнительным зарядом разделительного конденсатора, вход ным током выходного повторителя напряжения. Целью изобретения является повышение температурной стабильности постоянного уро ня напряжения, быстродействия и уменьшени нелинейности передачи входного импульса. Это достигается тех, что восстановитель содержит резистор и ограничительный диод, причем выход выходного повторителя через резистор соединен со входом инвентируюш.е- го усилителя обратной связи и анодом ограништельного диода, катод которого соединен с аноцами восстановительных диодов. На чертеже приведена функциональная электрическая схема предлагаемого восстановителя, Он coaepHoiT входной повторитель напряжения 1, который через разделительный кон денсатор 2 соединен с выходным повторителем 3, восстановительным диодом 4, генератором тока 5. Резистор б соединен через усилитель 7 с восстановительным диодом 8, а диоц 9 - с диодами 4,8 и генера тором тока 1О. Восстановитель постоянной составляющей напряжения работает следующим образом. В исходном состоянии восстановительные диоды 4 и S открыты и через них протекает ток генераторов 5 и 10, а ограничительный пиод 9 закрь;т. Появление небольшого по амплитуде пол жительного нмггульса на входе восстановителя вызывает появление на выходе инвентиру юшего усилителя 7 обратной связи импульса отрицательной полярности, вследствие чего закрываются генератор тока 5 и восстановительный диод 4, а ток генератора 10 переключается в диод 8, Во время прохождения и 1пульса положительной полярности раздеш тельный конденсатор 2 заряжается практически только вхо ным током выходного ювторнтеля 3 1апря- жения. Вследствие этого уменьшается нелинейность передачи импульса, так как она опреде ляетс соотношением входного тока и тока потребления входной d-t I ( 1-п -ток цепи восстановителя равного j. . потребления выходного повторителя напряжй- ния). Чем больше ток потребления, тем меньше нелинейность, т.е. должно выполняться неравенство С . . Ф 1-п .-, н d С где С р - величина емкости разделительного конденсатора; U -g-. - величина входного импульса напряжения. Результатом зарядки разделительного конденсатора током только выходного повторителя напряжения является почти двойное уменьшение времени разряда разделительного конденсатора по сравнению с известными схемами Оно равно j . раз. - -у; Кроме того включение выходного повторителя напряжения между разделительным конденсатором и входом инвентируюшего усилителя обратной связи уменьшает температурный дрейф, вноси {ый им в общий дрейф постоянной составляющей. Температурный дрейф постоянного уровня напряжения в данной схеме будет выражаться как UT ли,,„ (i-°)tr&u., Н°) ;BbiX -t UU,,,.kX-;-r -угде К - коэффициент усиления усилителя обраной связи. При К 1 (что всегда выполняется на практике) AU,,.(t°)). Это, по крайней мере, вдвое меньше температурного дрейфа постоянного уровня напряжения прототипа. Используя возможность выходного повторителя напряжения 3 работать на низкоомную нагрузку, введена цепь устранения амплитудой перегрузки усилителя обратной связи, состоящая из токоограничиваюшего резистора 6 и ограничительного диода 9. Введение этой цепи позволяет устранить задержку восстановления, обусловленную временем выхода усилителя 7 из состояния перегрузки при действии входных положительных импульсов. При действии положительного входного импульса происходит открывание ограничивающего диода 9 и величина выходного имnyjmca напрях еник зсилителя 7 обратной связи ограничивается небольшим (,5б) суммарным иаг.екио.; напряжения на диодах 8 и 9 при протекании через них тока, равного .-.,Д|1е: , где Т; величина токоогракичиваюшего резистора 6. В результате усил -:тель обратной связи 7 не перегружается и сразу же после окончания входного илПл/льса начинается восстановление постоянной составляющей, т.е. поышается быстроцехствие восстановителя. Восстановление происходит следующим бразом. 55 На выходе усилителя 7 обратной связи появляется импульс положительной полярности, обусловленный зарядом, накопленным на разделительном конденсаторе 2 в течение длительности входного импульса. Вслед ствие этого восстановительный диод 3 закр вается и ток генератора 10 переключается на разряд разделительного конденсатора 2 до исходного уровня постоянного напряжения. Уровень напряжения фиксируется при открывании восстановительного диода 8 и равен нулю вольт. Формула изобретения Восстановитель постоянной составляюще импульсных сигналов напряжения, содержащий входной повторитель напряжения, выход которого через разделительный конденсатор соединен со входом выходного повторителя одним из двух генераторов тока и катодом одного из двух восстановительных диодов. 9 аноды которых соединены с другим генератором тока, инвентирующий усилитель обратной связи, выход которого соединен с управляющими вхоаами генераторов тока и катодом другого восстановительного диода, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения температурной стабильности постоянного уровня напряжения, быстродействия и уменьшения нелинейности передачи входного импульса, он содержит резистор и ограничительный диод, причем выход выходного повторителя через резистор соединен со входом инвентируюшего з силителя обратной связи и анодом ограничительного диода, катод которого соединен с анодами восстановительных диодов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.J. B.RQtnnson, Uev. Sei- От|ьгги-т.32, 1057(1961). 2.Ковальский Е. Ядерная электроника. М., Атомиздат, 1972 г. с. 87. 3.Система блоков Вектор. Восстановитель постоянной составляющей БАА2-95. Рекламный листок в/о Изотоп, 1973 г. (прототип).

I

v

6 HZZh