Преобразователь амплитуды импульсов в постоянное напряжение Советский патент 1979 года по МПК H03K13/20 G01R19/26 

;. . д. . -- Изобретение - преобразователь амплитуды импульсов в постоянное напряжение - предназначено для использования в радиотехнических установках, в частности в электроизмерительной технике и в устройствах автоматического контроля амплитуды видеоимпульсов.

Известен преобразователь амплитуды импульсов в постоянное напряжение, содержаш,ий пороговые устройства с регулируемым порогом срабатывания на входе, интегрирующие цепи на выходе и построенный но принципу нелинейной замкнутой следящей системы 1.

К недостаткам этого устройства относятся сложность, зависимость результатов измерения от частоты следования и длительности измеряемых импульсов и неоднозначность исходного состояния устройства.

Известно также устройство, содержащее два амплитудных дискриминатора с фиксированным и управляемым порогами срабатывания, схему антисовпадений, два генератора тока для заряда и разряда запоминающего конденсатора и буферный каскад 2J.

Недостаток такого устройства состоит в его сложности, вызванной тем, что заряд и разряд запоминающего конденсатора осуществляются по линейному закону постоянным током. Это требует введения в устройство двух генераторов тока, блока управления ими (схема автпсовпадений) и вспомогательного буферного каскада, позволяющего исключить влияние нагрузки на линейность заряда и разряда запоминающего конденсатора. Вторым существенным недостатком устройства является неоднозначность исходного состояния. Цель изобретения - упрощение преобразователя и устранение неоднозначности исходного состояния.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь амплитуды импульсов в постоянное напрял ение, содержащий амплитудный дискриминатор с управляемым порогом срабатывания и амплитудный дискриминатор с низким фиксированным порогом срабатывания, делители и резисторы нагрузки и отрицательной обратной связи, введены дифференциальный усилитель, диод и интегрирующая Т С-цепь. При этом выходы обоих дискриминаторов соединены через делители с соответствующими входами дифференциального усилителя, выход которого

через диод и интегрирующую С-цепь связан с резистором нагрузки, а также с вторым входом дискриминатора с управляемым порогом и через резистор отрицательной обратной связи с инвертирующим входом

дифференциального усилителя.

Это позволяет изменить линейный характер заряда и разряда кондендатора на экспоненциальный и отказаться от схемы антисовпадений, генераторов тока заряда и разряда буферного каскада и обеспечить однозначность начального состояния устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграмма.

Преобразователь содержит амплитудный дискриминатор 1 с управляемым, порогом срабатывания, амплитудный дискриминатор 2 с низким фиксированным порогом срабатывания, делители 3, дифференциальный усилитель 4, резистор 5 отрицательной обратной связи, резистор 6 положительной обратной связи, диод 7, интегрирующую У С-цепь 8 и резистор 9 нагрузки.

Порог дискриминатора 1 определяется напряжением на выходе устройства. Порог второго дискриминатора фиксирован и имеет минимальное значение. Импульсы подаются одновременно на оба дискриминатора. Они срабатывают, если амплитуда на их входах превышает пороговый уровень. Так как у дискриминатора 2 низкий порог, то он срабатывает от каждого импульса. Импульсы с выходов дискриминаторов 1 и 2 через делители 3 поступают на оба входа дифференциального усилителя 4. Напряжение с выхода дифференциального усилителя 4 через диод 7 подается на интегрирующую ./ С-цепь 8, а затем на резистор 9 нагрззки. С выхода преобразователя постоянное напряжение проходит на управляемый порог дискриминатора 1, а через резистор 5 отрицательной обратной связи на инвертирующий вход дифференциального усилителя 4.

Если импульсы на выходе дискриминатора 1 отсутствуют, то импульсы с дискриминатора 2 переводят усилитель 4 в насыщение и благодаря положительной обратной связи через резистор 6 на выходе усилителя 4 фиксируется отрицательное напряжение.

При этом емкость интегрирующей цепи 8. разряжается через резистор 9 нагрузки и напряжение на управляемом пороге уменьщается до значения, равного амплитуде входных импульсов. При равенстве напряжения на управляемом пороге и амплитуды измеряемых импульсов дискриминатор 1 начинает срабатывать. Уровень импульсного напряжения с дискриминатора 1 на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 4, за счет подбора резисторов в делителях 3, всегда превышает уровень импульсного напряжения на инвертирующем входе, и на выходе дифференциального усилителя 4 появляется положительное напряжение. Это напряжение фиксируется благодаря положительной обратной связи через резистор 6. Положительное напряжение через диод 7 попадает па интегрирующую цепь 8, и потенциал на выходе устройства и на управляемом пороге дискримипатора 1

возрастает до тех пор, пока не превысит амплитуду входных импульсов. Затем цикл повторяется с начала и напряжение на выходе преобразователя достигает стационарного значения, соответствующего амплитуде преобразуемых импульсов.

При налачии входных импульсов дифференциальный усилитель 4 работает в режиме сравнения амплитуд импульсов с запоминанием. Когда нет входных импульсов, дифференциальный усилитель 4 работает в режиме сравнения постоянных напряжений, причем в случае отсутствия входных импульсов напряжение на выходе дифференциального усилителя 4 может иметь произвольный знак. Если напряжение отрицательное, величина порогового напряжения дискриминатора 1 принимает минимальное значение и преобразователь готов к работе.

В случае положительного напряжения на выходе дифференциального усилителя 4 на неинвертирующем входе его устанавливается некоторый положительный уровень, а на инвертирующем входе положительный уровень возрастает благодаря резистору 5 отрицательной обратной связи, охватывающей интегрирующую цепь 8 и дифференциальный усилитель 4, до величины, превышающей уровень на неинвертирующем входе.

При этом напряжение на выходе устройства достигает своего максимального значения, а на выходе дифференциального усилителя 4 появляется и фиксируется отрицательное напряжение. Конденсатор интегрирующей

цепи 8 начинает разряжаться, и устройство приходит в исходное состояние.

Замена характера заряда и разряда конденсатора позволяет существенно упростить устройство без изменения его технических

характеристик.

На фиг. 2 кривая 10 изображает выходное напряжение на выходе преобразователя в установившемся режиме. Основной характеристикой преобразователя является погрешность преобразования

л At/,,,

ITT

л- t/BX

где At/ - амплитуда пульсаций выходного напряжения;

А - постоянный коэффициент; пх - амплитуда входных импульсов.

Величина пульсаций определяется приращением напряжения на конденсаторе интегрирующей цепью 8 за период следования входных импульсов 7. При линейном заряде конденсатора

д гу Др - А с/вх тг

(2)

где 0 - ЭДС источника зарядного напряпряжения;

т - постоянная времени интегрирую05щей цепи.

При экспоненциальном заряде конденсатора

/ L. . Д6/..:()11-е } (3)

или после разложения в ряд и упрощения ,Д („-Л.з,)..(1--1.-). (4)

Так как третий сомножитель в выражении (4) практически близок к 1, то уровень пульсаций на выходе устройства существенно не изменяется, т. е. упрощение устройства не приводит к ухудшению технических характеристик.

Из рассмотрения работы устройства видно, что использование пассивного / С-звена на выходе устройства позволяет существенно его упростить без ухудшения технических характеристик, так как это дает возможность отказаться от схемы антисовпадений, генераторов постоянного тока и буферного каскада, и использовать вместо них дифференциальный усилитель в режиме сравнения с запоминанием. Наличие дифференциального усилителя, в свою очередь, легко устраняет неоднозначность исходного состояния устройства за счет введения дополнительной обратной связи.

Формула изобретения

Преобразователь амилитуды импульсов в постоянное напряжение, содержащий амплитудный дискриминатор с управляемым порогом срабатывания, амплитудный дискриминатор с низким фиксированным порогом срабатывания, делители и резисторы нагрузки и отрицательной обратной связи,

отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и устранения неоднозначности исходного состояния, в него введены дифференциальный усилитель, диод и интегрирующая С-цепь, иричем выходы обоих

дискриминаторов соединены через делители с соответствующими входами диффереидиального усилителя, выход которого через диод и интегрирующую У С-цепь соединен с резистором нагрузки, а также с вторым входом дискриминатора с управляемым порогом и через резистор отрицательной обратной связи с инвертир пощим входом дифференциального усилителя.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 2110654, кл. G01R 19/04 опублик. 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 303593, кл. G 01R 19/26, 1971.

В/сЗ