Двухканальный расширитель импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K5/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для аналогового преобразования одиночных и редкоповторяющихся импульсов в вольтметрах, амплитудных анализаторах и других, приборах наносекундного диапазона.

Известны расширители импульсных сигнсшов, в основе которых лежит двухканальный принцип, работы Г.

Эти расширители используются для с1мш1итудных измерений в наносекундном диапазоне и характеризуются резким возрастанием погрешности при уменьшении длительности расширяемых импульсов.

Известен также расширитель, который содержит две диодно-емкостные запоминающие ячейки, .аттенюатор и алгебраический сумматор. Вход устройства соединен со входом первой диодно-емкостной запоминающей ячейки и через аттенюатор со входом второй диодно-емкостной запоминающей ячейки. Выход первой диодно-емкостной запоминающей ячейки соединен с первым входом, а выход второй диоднемкостной запоминающей ячейки - со вторым входом алгебраического сумматора. Сущность рассматриваемой схемы состоит в компенсации погрешности недозаряда накопительного конденсатора первой диодно-емкостной запоминающей ячейки путем вычитания выходного напряжения второй диодноемкостной -запоминающей ячейки из выходного напряжения первой диодноемкостной запоминающей ячейки {jZ .

Недостаток устройства заключает0ся в резком возрастании погрешности при уменьшении длительности входных импульсов.

Цель изобретения - уменьшение погрешности расширения в области высоких

5 частот.

Цель достигается тем, что в двухканальный расширитель импульсов, содержащий Две диодно-емкостные запоминающие ячейки, аттенюатор и сум0матор, первый вход которого через первую диодно-емкостную запоминающую ячейку соединен со входом расширителя импульсов, введены линия задержки, второй сумматор и усилитель,

5 причем первый вход второго сумматора через линию задержки подключен ко входу расширителя импульсов, второй вход - к выходу первой диодно--емкостной запоминающей ячейки, а выход 0ко второму входу первого сумматора

через последовательна соединенные усилитель, вторую диодно-емкостную запоминающую ячейку и аттенюатор.

На фиг. 1 представлена структурная схема двухканальногр расширителя наносекундных импульсов,- на фиг. 2 - кривые зависимости абсолютной погрешности от длительности входных импульсов для известного (кривые 1, 2, з, 4) и для предлагаемого устройства кривые (1, 2, 3, 4).

В соответствии с предложенной структурой амплитуда выходного сигнала двухканального расширителя наносекундных импульсов равна

выхг Vm - uV,+K,K2iV2- KguVgj где - погрешность из-за недозаряда накопительного конденсатора первой диодноемкостной запоминающей ячейки;

uVg - погрешность из-за недозаряда накопительного конденсатора второй диодно-емкосной -запоминающей ячейки,K, KI - коэффициенты передачи усилителя и аттенюатора соответственно.

Значения коэффициентов передачи К и К2 выбираются исходя из условия минимирации погрешности расширителя в заданном диапазоне амплитуд и длительностей входных импульсов.

В частном случае, когда К

2

1

V

- KjAVg

V

бык.

m

Для прямоугольных входных импульсов малой длительности погрешность предложенного двухканального расширителя наносекундных импульсов будет

UV (Vn, + С) ехр (-Zt u/r) I.e. по отношению к известному расширителю (2) погрешность уменьшается в ехр (tuxs) раз.

Предлагаемый двухканальный расширитель наносекундных импульсов содержит входную клемму 1, первую диодно-емкостную запоминающую ячейку 2, линию 3 задержки, дополнительный алгебраический сумматор 4, усилитель 5, вторую диодно-емкостную запоминающую ячейку б, аттенюатор 7, основной алгебраический сумматор 8, выходную клемму 9.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал с клеммы 1 непосредственно поступает на первую диодно-емкостную зaпoIvIинaющyю ячейку 2 и через линию задержки 3, компенсирующую задержку первой диодно-емкостной запоминающей ячейки 2, на первый вход дополнительного алгебраического сумматора 4. На второй вход упомянутого сумматора 4 поступает квазипостоянное напряжение с выхода диодно-емкостной запоминающей ячейки 2. На выходе дополнительного алгебраического сумматора 4 образуется разностный сигнал,равный абсолютной погрешности недоразряда накопительного конденсатора диодноемкостной запоминающей ячейки 2. Так как величина этой погрешности может быть достаточно малой (порядка напряжения отсечки диода диодноемкостной запоминающей ячейки), то для уменьшения погрешности недоразряда накопительного конденсатора второй диодно-емкостной запоминающей ячейки 6 выходной сигнал дополнительного алгебраического сумматор 4 усиливается усилителем 5. После усиления сигнал расширяется второй диодно-емкостной запоминающей ячейкой 6. Расширенный сигнал ослабляется аттенюатором 7 и суммируется с выходным сигналом первой ячейки 2 в основном сшгебраическом сумматоре 8. В результате происходит компенсация погрешности из-за недозаряда накопительного конденсатора первой диодно-емкостной запоминающей ячейки 2. При этом погрешность из-за недозаряда накопительного конденсатора второй диодно-емкостной запоминающей ячейки б слабо влияет на суммарную погрешность устройства, поскольку она ослабляется в Kj раз аттенюатором.

В отличии от известных расширителей аналогичного типа и назначения в предложенном двухкангшьном расширителе наносекундных импульсов осуществляется компенсация погрешности недозаряда накопительного конденсатора при любом режиме работы каждого канала расширителя, что позволяет расширить диапазон входных сигналов в область меньших длительностей

Расчеты погрешностей известного устройства (кривые l, 2, З, 4) и предложенного (1, 2, 3, 4), в фунции от длительности импульсов выполнены для прямоугольных импульсов амплитудой 1, 3, 5 и 10 В (кривые 1-1 , 2-2 f 3-3, 4-4 соответственно) . Параметры всех диодно-емкостных запоминающих ячеек принимались идентичными (зарядный диод типа КД 503Б, накопительная емкость - 20 пФ начальное смещение диода Vgo 0,4 В начальный ток через диод 5-10 А. Значение коэффициента передачи аттенюатора выбрано равным 10 (К К2) .

Из сравнения кривых видно, что абсолютное значение погрешности преложенного двухканального расширителя в области малых длительностей импульсов в среднем в 2 раза меньше чем у известного расширителя (неболшую систематическую погрешность преложенного двухканального расширител легко устранить, например путем введения дополнительного смещения во втором алгебраическом сумматоре).