Восстановитель постоянной составляющей Советский патент 1980 года по МПК H03K6/00 

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности к устройствам для передачи выходных сигналов от датчика к регистрирующему устройству. Известен восстановитель постоянной составляющей (пассивный), содержащий генератор тока, два диода и конденсатор, в котором нормально замкнутый ключ размыкается в начале импульса .l . Измерение амплитуды импульса производится спустя некоторое время после размыкания ключа.Так как конденсатор запоминает мгновенное значение шума входного напряжения в момент размыкания ключа, то отнесение сигнал-шум на выходе восстановителя значительно хуже, чем отношение сиг нал-шум на его входе. Кроме того,; заряд конденсатора в течение длитель ности полезного импульса и его разряд после окончания этого импульса осуществляется одинаковым током. Это приводит к тому, что время восстанов ления нулевого уровня на выходе восстановителя равно длительности полез ных импульсов. Следовательно, помимо ухудшения отношения сигнал-шум воестановителем, ограничена также и часtTOTa следования импульсов., Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является восстановитель постоянной составляющей содержащий последовательно соединен.ные первый буферный каскад, конденсатор, второй буферный каскад и последовательно соединенные схему управления и Ключ, причем вход схемы управление соединен с выходом первого буферного каскада. а ключ подключен ко входу второго буферного каскада. Момент размыкания и зг1мыкания нормально замкнутого ключа выбирается при помощи схемы управления и осуществляется, как правило в начале и в конце импульса. На данный восстановитель можно подавать импульсы с обратным выбросом. Это является его достоинством по. сравнению с другими активными восстановителями 2j. Однако, отношение сигнал-шум на его выходе ухудшается по сравнению с отношением сигнал-шум на его входе. Это происходит потому, что в случае хаотического шума на входе второго буферного каскада восстановитель измеряет разность между мгновенными значениями сигнала и шума, разделенHbiMii промежутком времени от момента размыкания ключа до момента измерени амплитуды сигнала. Если шумы в тракте не коррелированы, то величина шума на выходе восстановителя увеличивается в Г2, т. е. отношение сигнал-шум ухудшается и может достигать 40%, Это является его существенным недостатком. Цель изобретения - повышение отно шения сигнал-шум. Указанная цель достигается тем, что в восстановитель постоянной составляющей , содержащий первый буферный каскад, сЬединенный через конден сатор со вторым буферным каскадом, и последовательно соединенные первый согласующий элемент управления и ключ, второй вход которого подключен ко входу второго буферного каскада, дополнительно введены элемент задерж ки, элемент задержки переднего фронта импульса,, второй согласующий элемент управления, второй ключ, элемент запоминания, третий буферный каскад и вычитатель, причем ЕГЫХОД элемента задержки подсоединен ко входу первого буферного каскада, а выход второго буферного каскада соединен с одним из входом вычитателя, выход элемента задержки подключен ко входу первого согласующего элемента управления, выход которого соединен через последовательно соединенные элемент задержки переднего фронта импульса и второй согласующий элемент управле ния с первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к вы-ходу второго буферного каскада, выход второго ключа соединен.со входом элемента запоминания, выход которого через третий буферный каскад соединен со вторым входом вычитателя. На фиг, 1 приведена блок-схема восстановителя постоянной составляющей; на фиг, 2 - диаграммы, поясняющие работу восстановителя постоянно составляющей, Устройство содержит .-элемент 1 задержки, первый буферный каскад 2, конденсатор 3, второй буферный каскад 4, в з читатель 5, первый согласующий элемент 6 управления, первый ключ 7, элемент 8задержки переднего фронта импульса, второй- согласующий элемент 9 управления, второй ключ 10, элемент 11 запоминания и третий буферный каскад 12. Вход элемента 1 задержки соединен со входом первого согласующего элемента б управления, а, выход его соединен со входом первого буферного каскада 2, Вьлход первого буферного каскада 2 соединен через конденсатор 3со входом второго буферного каскад 4и вторым входом первого ключа 7, первый вход которого соединен с выходом элемента 6, К выходу элемента 6 управления подключены последовател но соединенные элемент 8 задержки переднего .фронта импульса и второго согласующего элемента 9 управления, входом второго ключа 10. второй вход которого соединен с выходом второго буферного каскада 4, который подключен также к первому входу вычитателя 5. Выход второго ключа 10 соединен со входом элемента 11 запоминания, выход которого через буферный каскад 12 подключен ко второму входу вычитателя 5, Восстановитель постоянной составляющей работает следующим образом. В исходном режиме (полезные -импульсы отсутствуют) на вход элемента 6 и через элемент 1 задержки на вход первого буферного каскада 2 поступает медленно меняющееся напряжение и шум с выхода усилителя. Оба ключа замкнуты. Конденсатор 3 заряжается и разряжается с постоянной времени, определяемой сопротивлением замкнутого ключа 7, Чем меньше постоянная времени, тем быстрее происходит перезаряд конденсатора и тем сильнее ослаблены частотные компоненты шума, поступающие на вход второго буферного каск-ада 4 . Напряжение на элементе 11 запоминания отслеживает напряжение шума, поступающее через замкнутЕлй ключ 10 с выхода второго буферного каскада 4, Напряжение шума с выхода второго буферного каскада 4 и напряжение шума элемента 11 запоминания через третий буферный каскад 12 поступают на первый и второй вход вычитателя 5 соответственно. Напряжение шума на выходе вычитателя 5 равно разности величин напря;: ений шума, поступающих на оба входа, и в идеальном случае равно нулю. При поступлении на вход восстановителя полезного сигнала (фиг, 2 а) с выхода элемента б на первый ключ поступает логический сигна/ (фиг, 2в) и ключ 7 размыкается. На входе и выходе второго буферного каскада 4 и на выходе второго ключа 10 (фиг, 2 ж) появляется ступенька напряжения, величина которой определяется ве.пичиной заряда, накопленного от шума конденсатора 3 до момента paзм Jкaния ключа. .Следовательно, задержанный полезный импульс (фиг, 2 б) поступающий на вход ьторого буферного каскада 2 (и на выход), иалагется на .ту ступеньку (фиг, 2 г, д), Таким образом, на первый вход вычитатели 5 поступает сигнал, равный сумме полезного сигнала и ступеньки ло тех пор, пока первыи ключ 7 разомкнут ((i)Hi, 2 д) . Спустя некоторое время после рпзмыкгания первого ключа 7, paSNUJKaeTCH второй ключ 10 (фиг, 2 е), Это время выбирается таким образом, 4TCJ6L.I напряжение на элег-1енте 11 запоминания возросло до величины напряжения ступеньки, существующей на выходе второго буферного каскада но менее величины, определяемой элементом задержки. Напряжение элемента 11 запоминания через буферный каскад 12 поступает на второй вход вычитателя 5 (фиг, 2 з). Амплитуда этого сигнала равна амплитуде ступеньки. Сигнал на выходе вычитателя 5 равен разности сигналов, поступающих на его входы, т. е. равен амплитуде полезного сигнала (фиг. 2 и). В предлагаемом устройстве отношение сигнал-шум на его выходе почти равно отношению сигнал-шум на его вх де. Кроме того, поскольку не наклады вается ограничений на величины параметров восстановителя, они могут быт выбраны минимальными. В результате этого восстановитель более эффективн выполняет свои основные функции. Формула изобретения Восстановитель постоянной составл ющей, содержащий первый буферный кас кад, соединенный через конденсатор со вторым буферным каскадом, и после довательно соединенные первый согласующий элемент управления и ключ. второй вход которого подключен ко входу второго буферного каскада, отличающийся тем, что, с целью повьлиения отношения сигнал-шум, в него введены элемент задержки, элемент задержки переднего фронта импульса, второй согласующий элемент управления, второй ключ, элемент запоминания, третий буферный каскад и вычитатель, причем выход элемента задержки посоединен ко входу первого буферного каскада, а выход второго буферного каскада соединен с одним из входов вычитателя, выход элемента задержки подключен ко входу первого согласующего элемента управления, выход которого соединен через последовательно соединенные элемент задержки переднего фронта импульса и второй согласующий элемент управления с первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к выходу второго буферного каскада, выход второго ключа соединен со входом элемента запоминания, выход которого через третий буферный каскад соединен со вторым 5ХОДОМ вычитателя. Источники информации, принятые BO внимание при экспертизе 1.Приборы для научных исследова-ний, 9, 1961, с. 55. 2.Mud Inst and Meth, N 100, p. 549, 1972.

a

-.l:::.

чУ

Д

F

7хГ