Быстродействующий преобразователь амплитуды импульсов Советский патент 1979 года по МПК G01R19/04 

ходима и осуществляется первым расширителем. В паузе между импульсами последний гарантирует устойчивую работу интегратора. Таким образом, информация о прекращении подачи импульсов на вход преобразователя будет передана на интегратор с задержкой на постоянную времени расширителя. Итак время восстановления исходного состояния будет равно сумме постоянной времени интегратора и расширителя, причем можно отметить, что соотношение этих отрезков времени будет зависеть от требований к допустимой амплитуде пульсаций выходного сигнала, с одной стороны, и минимальной частоты повторений импульсной последовательности, с другой.

Целью изобретения является уменьшение времени восстановления.

Поставленная цель достигается тем, что в быстродействующем преобразователе амплитуды импульсов, содержащем последовательно соединенные элемент сравнения, расширитель и интегратор, выполненный в виде усилителя с емкостной обратной связью, а также последовательно соединенные эле мент согласования, второй элемент сравнения и второй расширитель, включенные между входом первого элемента сравнения и входом усилителя, выход которого соединен со свободным входом первого и второго элементов сравнения, параллельно второму расширителю включен введенный в схему ключ, управляющий вход которого соединен через также введенный в схему дополнительный расширитель с другим входом первого расширителя, который выполнен в виде триггера, и выходом элемента согласования.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит соединенные последовательно элемент сравнения 1, расширитель, выполненный в виде триггера 2, и интегратор 3, в состав которого входит усилитель 4 и интегрирующая цепь из резистора 5 и конденсатора обратной связи 6. Ко входу элемента сравнения 1 подключены также соединенные последовательно элемент согласования 7, второй элемент сравнения 8, расширитель 9, подключенный ко входу усилителя 4. К выходу элемента согласования 7 подключен свободный вход триггера 2 и через дополнительный расширитель 10 - управляюший вход ключа 11, включенный параллельно расширителю 9. Выход интегратора 3 соединен со свободными входами элемента сравнения 1 и-8.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход последовательности импульсов, например, положительной полярности и одинаковой амплитуды в первый момент их амплитуда превышает выходное напряжение, в результате на выходе элемента 1 появятся усиленные импульсы. Одновременно входные импульсы, несколько уменьшенные по амплитуде, появятся на выходе элемента согласования 7, в качестве которого может быть использован, например, эмиттерный повторитель.

Задний отрицательный фронт импульса на выходе элемента 1, из-за ограниченного быстродействия последнего, оказывается задержанным относительно заднего фронта импульса на выходе элемента 7. Вследствие этого на единичном выходе триггера 2 появится сигнал, под действием которого выходное напряжение интегратора 3 начнет увеличиваться.

Уменьшенные импульсы на выходе эмиттерного повторителя 7 после сравнения в элементе 8 с выходным напряжением интегратора 3 приводят к появлению на выходе 8 усиленных импульсов, которые после расширителя 9 воздействуют непосредственно на вход усилителя 4 интегратора 3, вследствие чего интегрирующая емкость 6 будет заряжаться не через резистор 5, а через значительно меньщее выходное сопротивление расщирителя 9, что существенно увеличивает скорость нарастания выходного напряжения интегратора 3.

Одновременно с появлением импульсов на выходе элемента согласования 7 запускается дополнительный расширитель 10, выходной сигнал которого закрывает ключ 11.

В момент превышения выходным напряжением интегратора 3 амплитуды уменьшенных импульсов на входе элемента сравнения 8, выходные импульсы последнего исчезают и соответственно, исчезает сигнал на выходе расширителя 9. Вследствие чего конденсатор 6 продолжает дозаряжаться череа резистор 5 (то есть с большой постоянной времени) до момента, пока выходное напряжение интегратора 3 не превысит амплитуды входных импульсов. При этом импульсы на выходе элемента 1 исчезают и этот момент без задержки передается на вход интегратора 3 благодаря тому, что триггер 2 меняет свое состояние на противоположное под действием заднего отрицательного фронта импульсов, продолжающих поступать на второй его вход. Выходное напряжение интегратора 3 начнет уменьщаться, конденсатор 6 начнет перезаряд через резистор 5 (то есть с той же постоянной времени).

В момент, когда выходное напряжение интегратора 3 станет меньше амплитуды входных импульсов, процесс повторится и установится динамическое равновесие.

Элементы 8, 9 устройства ускоряют процесс выхода преобразователя на стационарный режим, в течение которого в работе не участвуют, а элемент 8, кроме того, участвует в ускорении установления исходного состояния.

Обычно в качестве элементов сравнения используются дифференциальный усилитель с большим коэффициентом усиления, выходное напряжение которого в зависимости от знака разности сравниваемых напряжений оказывается отрицательным или положительным и равным максимальному размаху. Таким образом, основание импульса, появляющегося на вь1ходе элемента 1, оказывается не на нулевом уровне, как импульс на выходе элемента 7, а на максимально отрицательном уровне. Это обеспечивает дополнительную задержку переднего, а значит, и заднего фронта импульса на выходе элемента 1, что гарантирует устойчивый запуск триггера 2. А на выходе элемента 8 это обеспечивает устойчивое появление положительного уровня после исчезновения усиленных импульсов, который используется в дальнейшем при выключении устройства.

После выключения входной последовательности импульсов на выходе дополнительного расширителя 10 появляется сигнал расширения, под действием которого ключ 11 открывается и передает положительное напряжение с выхода элемента 8 непосредственно на вход усилителя 4. В результате этого конденсатор 6 быстро разряжается, восстанавливая в исходное состояние устройство.

Для большей эффективности предложения целесообразно выбрать коэффициент передачи элемента согласования 7 таким, чтобЪ1 уменьшение амплитуды импульса на его выходе бЫЛО незначительно больше ожидаемой амплитуды пульсаций выходного напряженин устройства, а в качестве элементов сравнения целесообразно использовать дифференциальные усилители с относительно небольшим быстродействием.

Формула изобретения

Быстродействующий преобразователь амплитуды импульсов, содержаший последовательно соединенные элемент сравнения, расширитель и интегратор, выполненный в виде усилителя с емкостной обратной связью, а также последовательно соединенные элемент согласования, второй элемент сравнения и второй расширитель, включенные между входом первого элемента сравнения и входом усилителя, выход которого соединен со свободным входом первого и второго элементов сравнения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени восстановления, в нем параллельно второму расширителю включен введенный в схему ключ, управляющий вход которого соединен через также введенный в схему дополнительный расширитель с другим входом первого расширителя, который выполнен в виде триггера, и выходом элемента согласования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Волгин Л. И. Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем. «Сов. радио, 1971, с. 209.

2.Авторское свидетельство СССР № 473292, кл. G 01 R 19/04,- 1975.