Пиковый детектор Советский патент 1981 года по МПК G01R19/04 

(54) ПИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и контрольно-измерительной техники, в часности для детектирования сигнала с выхода масс-спектрометра.

Известны пиковые детекторы, содержащие операционный усилитель, выход которого подключен через последовательно соединенные диодно-емкостную запоминающую ячейку и повторитель, выполненный на полевом транзисторе, к инвертирующему входу, и три транзистора fl.

Недостатком таких пиковых детекторов является большое число элементов , необходимость коммутатора для управления транзисторами, а также недостаточная стабильность, вызванная дрейфом нуля истокового повторителя , что не позволяет детектировать небольшие сигналы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является пиковый детектор, содержащий операционный усилитель, выход которого подключен к входу диодноемкостной запоминающей ячейки, а неинвертирующий вход - к шине входных сигналов, и полевой транзистор С 23Недостатком таких пиковых детекторов является низкая температурная

стабильность, вызванная дрейфом повторителя , что не позволяет детектировать входные сигнсшы, уровень которых соизмерим с его величиной.

Цель изобретения - повышение температурной стабильности.

Поставленная цель достигается тем, что в пиковом детекторе, содерг жащем операщюнный усилитель, выход которого подключен к входу диодноемкостной запоминающей ячейки, а неинвертирующий вход-к шине входных сигналов, и полевой транзистор, исток полевого транзистора пикового детектора, содержгицего опергошонный

усилитель, выход которого подключен к входу диодно-емкостной запоминающей ячейки, а неинвертирующий вход к шине входных сигналов, подключен к выходу днодно-емкостной запоминаквдей ячейки, затвор - к выходу операционного усилителя, а сток к инвертирующему входу операционного усилителя.

На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема пикового детектора, на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Пиковый детектор содержит операционный усилитель 1, диодно-емкостную запоминаю ю ячейку, состоящую из диода 2 .и конденсатора 3, и полевой транзистор 4, причем исток поле вого транзистора соединен с выходом диодно-емкостной запоминающейячейки, затвор - с выходом операционного усилителя, сток - с инвертируквди входом операционного усилителя, а неинвертирующий вход последнего под ключен к шине входного сигнала. Пиковый детектор работает следую щим образом. В момент времени t t (фиг. 2) входной сигнал Ugj отсутствует. Напр жения на выходе операционного усилителя 1 и, и на конденсатрре 3 Ug равны нулю. При подаче на неинверти рукзщий вход операционного усилителя 1 импульса положительной полярности конденсатор 3 заряжается через диод 2. Г1ад;ение напряжения на диоде 2 открывает полевой транзистор 4, замыкая тем самым отрицательную обр ную связь между выходом диодно-емкос.тной запоминающей ячейки 2 и 3 и входом операционного усилителя 1. За счет глубокой отрицательной обра ной сзявт к большого коэффициента усиления операционного усилителя 1 напряжение на конденсаторе 3 точно повторяет входное.. После прохождения входным сигналом экстремального значения в момент времени t t напряжение на конденсаторе 3 становится вьане входного. Диод 2 закрывается и напряжение U .на выходе операционного усилителя 1, стремя.щегося сохранить режим повторителя, скачком уменьшается на величину, близкую к напряжению отсечки полевого транзистора 4, после чего тран зистор 4 переходит в режим управляе мого сопротивления, величина которого определяется разностью вьаходкого напряжения операционного усилителя 1 и напряжения на конденсато ре 3. причем сопротивление сток-исток полевого транзистора 4 увеличивается при уменьшении выходного напряжения операционного усилителя 1 р и наоборот. Вследствие,,этого в ре5фгме хранения запомненного сигнал к инвертирующему входу операционного усилителя 1 прикладывается измен ющееся напряжение, причем по форме и интенсивности оно близко ко входному сигналу. При этом усилитель 1 работает в линейном режиме и не переходит в область насыщения независимо от уровня входного сигнала. Во время t t t входное напряжение Ugy превышает,, напряжение на конденсаторе 3, сопротивление стокисток транзистора 4 резко уменьшается, -что приводит к увеличению глубины отрицательной обратной связи, после чего процесс запоминания повторяется. Таким образом, в предлагаемом пиковом детекторе за счет включения между выходом диодно-емкостной запоминающей ячейки и инвертирующим входом операционного усилителя полевого транзистора обеспечивается стопроцентная отрицательная обратная связь в режиме запоминания и переменная - в режиме хранения. По сравнению с известным в предлагаемом устройстве погрешность детектирования, вызванная изменением температуры, определяется только дрейфом нуля операционного усилителя в режиме запоминания, который значительно ниже дрейфа.нуля истокового повторителя в известном. Использование предлагаемого пикового детектора позволяет повысить стабильность и точность детектирования слабых сигналов, а использование линейного режима работы операционного усилителя позволяет детектировать сигналы, интенсивность которых меняется в диапазоне от уровня, близкого к нулю, до уровня ограничения операционного усилителя. Формула изобретения Пиковый детектор, содержащий операционный усилитель, выход которого подключен к входу диодно-емкостной запоминающей ячейки, а неинвертирующий вход к шине входных сигналов, и полевой транзистор, о т л и ч аю щ и и с я -тем, что, с целью поВБЕиения температурной стабильности, исток полевого транзистора подключен к выходу диодно-емкостной запоминающей ячейки, затвор - к выходу операционного усилителя, а сток к инвертирующему входу рперационного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гутников B.C. Применение операционных усилителей в измерительной технике. М., Энергия, 1975, с. 85. 2,Лябухов Ю.А. Пиковый детекторэкстрематор. ПТЭ, № 3, 1977, с. 154 (прототип).