Устройство для выделения модуля Советский патент 1980 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к радиоизме рительной и аналоговой технике. Известны устройства для выделения модуля числа, содержащие дифференциальный усилитель, охваченный отрицательной обратной связью с различного рода компенсацией нелинейности 1 и 2 . Недостатком таких устройств является высокая нижняя граница динамического диапазона, вызванная нескомпенсированностью нелинейности характеристик диодов. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее дифференциал ный усилитель, охваченный по инверт рующему входу отрицательной обратно связью 3. В этом устройстве отрицательное входное напряжение создает прямое смещение на первом диоде и поступае на инвертирующий вход усилителя. Ко да входное напряжение положительно, создается прямое смещение на втором диоде и сигнал подается на неинвертирующий вход усилителя. Передаточная функция данной схемы У | х дл сигнала обеих полярностей. Недостатком такого устройства является высокая величина нижней границы динамического диапазона, которая определяется нелинейностью начального участка диодов, применяемых в качестве вентилей. Целью изобретения является расширение динамического диапазона в сторону нижней границы. Для этого в устройство для выделения модуля,содержащее дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через первый масштабный резистор соединен с выходом дифференциального усилителя, являющимся выходом устройства, и через второй масштабный резистор - с входом устройства, который через1третий масштабный резистор подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя, введены компаратор, ключ, разделительный диод и резисторы. Причем вход компаратора соединен с входом устройства, а выход через последовательно соединенные первый .ограничивающий резистор и разделительный диод соединен с управляющим входом ключа, неинвертирующий вход дифференциального усилителя через последовательно соединенные четвертый

масштабный резистор и ключ соединен с шиной нулевого потенциала, подключенной через второй ограничивающий резистор к управляющему входу ключа.

Схема устройства для выделения модуля изображена на чертеже,

Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, охваченный по инвертирующему входу отрицательной обратной связью через масштабный резистор 2. Источник входного переменного сигнала (вход устройства) подключен масштабный резистор 3 к инвертирующему входу дифференциального усилителя, а через масштабный резистор 4 к его неинвертирующему входу. С входом устройства соединен также компаратор, выполненный на усилителе 5 с масштабными резисторами б и 7. Выход компаратора через последовательно соединенные ограничивающий резистор 8 и разделительный диод 9 соединен с управляющим входом ключа 10, который через ограничивающий резистор 11 соединен с шиной нулевого потенциала. Выход ключа через масштабный резистор 12 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 1.

Устройство работает следующим об разом.

Входной сигнал через резистор 3 поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя 1 и через резистор 4 - на его неинвертирующий вход. Одновременно входной сигнал поступает на компаратор, порог срабатывания компаратора обусловлен подключением неинвертирующего входа усилителя 5 через резистор 7 к шине нулевого потенциала. Лри наличии на входе устройства положительного напряжения компаратор имеет на выходе отрицательное напряжение, которым через ограничивающий резистор 8 и разделительный диод 9 закрывается ключ 10. В этом случае коэффициент передачи по инвертирующему входу усилителя Г К„ |i .

2.R

а по неинвертирующему входу .1+ где R - сопротивление резистора 2, RQ - сопротивление резистора 3.

в результате на выходе усилителя имеется напряжение положительной полярности с коэффициентом передачи К при R R2. В этом случае К несколько меньше единицы в силу наличия синфазного сигнала на входах схемы, однако это устраняется некоторым увеличением резистора обратной связи.

При переходе входного напряжения через ноль в область отрицательных

величин компаратор переключается в противоположное состояние, причем точность привязки его порога срабатывания к нулю зависит от параметров выбранного операционного уси.лителя.При этом на выходе компаратора возникает положительное напряжени которым открывается ключ 10. Входное напряжение на неинвертирующем входе усилителя 1 шунтируется открытым ключом 10, что обеспечивает передачу входного сигнала по инвертирующему входу. Равенство коэффициентов передачи усилителя 1 при отрицательном или положительном входном сигнале устанавливается резистором 12.

Введение компаратора и транзисторного ключа позволяет снизить нижнюю границу динамического диапазона до величины порядка 5-1 мВ, т.е. порога срабатывания аналогового компаратора.

Формула изобретения

Устройство для выделения модуля, содержащее дифференциальный усилитель инвертирующий вход которого первый масштабный резистор соединен с выходом дифференциального усилителя,являющимся выходом устройства,и через второй масштабный резистор - с входом устройства, который через третий масштабный резистор подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя, отличаю ще еся тем, что, с целью расширения динамического диапазона в сторону нижней границы, в него введены компаратор, ключ, разделительный диод и резисторы, причем вход компаратора соединен с входом устройства, а выход через последовательно соединенные первый ограничивающий резистор и разделительный диод - с управляющим входом ключа, неинвертирующий вход дифференциального усилителя через последовательно соединенные четвертый Масштабный резистор и ключ соединен с шиной нулевого потенциала, подключенной через второй ограничивающий резистор к управляющему входу ключа. ;

Источники информации, принятые во внимание при. экспертизе

1.Патент США 3419787, кл. 321-47, опублик. 1966.

2.Авторское свидетельство СССР № 248058, кл. G Об G 7/12, 1968.

. 3. Спейки. Схема определения абсолютных величин параметров на одном операционном усилителе..Электроника, 1969, т. 42, 2 (прототип) .