Пиковый детектор Советский патент 1981 года по МПК G01R19/04 

1

i . Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуд1шх значений электрических сигналов сложной форка-.

Известно устройство для измерения амплитудного значения эЛектр)1ческого сигнала, содержащее последовательно соединенные дифференциальный усилитель, дйодно-емкостную запоминухх ую ячейку и повторитель напряжеиия, в котором вход устройства через резистор соединен с неинвертир}по1цим входом дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом повторителя напряжения,. являпщимся выходом устройства f ,

Недостатком данного устройства является ограниченный частотный диапазон измеряемых сигналов.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является пиковый детектор, содержащий основной дифференциальный усилитель, диодно-емкостную запоминающую ячейку, повторитель напряжения, дополнительные дифференциальный усилитель, диод и резистор, в котором вход пикового детектора соединен с неинвертирующим входом основного дифференциального

усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, являющимся выходом устройства, и с неинвертируюсцим входом дополнительного дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом основного дифференциального усилителя и со входом диоДио-емкостнсЛ запоминающей ячейfOки, выход KOTOp rfJ соединен со входом повторителя напряжения, а выход дополнительного дифференциального усилителя соелшяен с анодом дополнительного диода, катод которого соединен

«5 с кеиивертирупдим аходснл основного диффереициАЛьиого усилителя

Однако оно не позволяет измерять экстремукся (локальные), последующие за экстремумами за весь рассматри20ваекий период сигнала сложной (глобальным экстремумом).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства .

25

Поставленная цель достигается тем, что в пиковый детектор, содержащий дифференциальный усилитель, дйодно-емкостную запоминающую ячейику и повторитель напряжения, в кото-1 30 ipOM с входной клеммой соединен неинвертирующий вход дифференциашьного усилителя, выход которого черед диодно-емкостную запоминакядую ячейку соединен с неинвертирующим входом повторителя напряжения, выход которого соединен с выходной клеммой пикового детектора, дополнительно введены диод, резистор, компаратор, ключ и формирователь, причем катод дополнительного диода соединен с одним из входов компаратора и выходом дифференциального усилителя, анод дополнительного диода соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и одним из выводов резистора, другой вывод которого соединен с инвертирующим входом,.выходом повторителя напряжения и други входом компаратора, выход которого соединен со входом формирователя, один ВЫХОД- которого соединен с упра ляющим входом ключа, включенного па раллельно конденсатору диодно-емкостной запоминающей ячейки, а другой рыход формирователя соединен со второй выходной клеммой пикового де тектора. На чертеже представлен i блок-схе ма пикового детект рра, выполненного согласно дан(5ому изобретению. Пиковый-детектор содержит дифференциальный усилитель 1 с инвертирующим и неинвертирующим входами, выход которого через диодно-емкостную запоминающую ячейку 2 соединен с неинвертирующим входом повтО 5ител напряжения 3, выход которого соединен с выходной клеммой 4 детектора и цепью обратной связи с инвертирую щим входом дифференциального усилителя 1, дополнительный диод 5, резистор 6, компаратор 7, ключ 8 и фо мирователь 9 сигналов управления, причем катод дополнительного диода соединен с одним из входов компаратора 7 и выходом дифференциального усилителя 1, а анод - с инвертируквд входом этого усилителя 1 и одним вы водом резистора б, включенного в цепь обратной связи, другой вывод резистора 6 соединен с инвертирующи входом повторителя 3 напряжения, выход которого соединен с другим вх дом компаратора 7, выход которого соединен с входом формирователя 9, один выход которого соединен с упра ляющим входом ключа 8, включенного параллельно конденсатору 10 запоминающей ячейки 2, а другой выход со второй выходной клеммой 11 детек тора, анод диода 12 соединен с выхо дом дифференциального усилителя 1, а катод - с одной из обкладок конденсатора 10 и неинвертирующим вхо дом повторителя напряжения 3. Диодно-емкостная запоминающая ячейка 2 необходима для запоминани амплитуды входного сигнала, поступ ег на неинвертирующий вход диффеенциального усилителя 1. Повториель 3 напряжения производит согласоание выхода пикового детектора с агрузкой и увеличивает величину соротивления, на которое происходит азряд конденсатора 10, что приводит увеличению постоянной времени.разяда конденсатора 10. Диоды 5 и 12 предназначены для формирования перепада напряжения в момент пикового значения входного сигнала. Резистор 6 необходим для того, чтобы при открытом диоде 5 инвертирующий вход повторителя напряжения 3 и его выход не были закорочены на выход дифференциального усилителя 1. Компаратор 7 позволяет производить сравнение выходных напряжений дифференциального усилителя 1 и повторителя 3 напряжения и запуска формирователя.9 сигналов управления, который предназначен для управления ключом 8 и внешним измерительным устройством (на чертеже не показано), подключенным к выходным клеммам 4 и 11. Ключ 8 необходим для создания разрядной цепи конденсатора при установке пикового детектора в исходное состояние . Пиковый детектор обеспечивает обработку сигналов положительной полярности. Пиковый детектор работает следующим образом. Входной сигнал Uj поступает на неинвертирующий вход дифференцигшьного усилителя 1. На выходе дифференциального усилителя 1 при нарастании положительной полуволны входного напряжения U0y пбявляе.тся выходное напряжение Uftbtxr которое на величину порога срабатывания диода 12 больше входного напряжения Ugj(. Диод 5 в это время закрыт. Заряд конденсатора 10 начинается с момента открытия диода 12 и напряжение на конденсаторе 10 полностью следит за входным напряжением Ugx Напряжение, до которого зарядился конденсатор 10, подается на инвертируквдий вход повторителя 3 напряжения. На выходе повторителя 3 напряжение повторяет входной сигнал Ug по амплитуде и по форме. Когда входной сигнал Uj достигает своего экстремального значения и начинается спад положительной полуволны диод 12 закрывается. В этот момент напряжение на конденсаторе 10 и ла выходной клемме 4 равно амплитуде экстремального значения входного сигнала Uftx . В это время усилитель 1. работает как компаратор, на один вход которого подае-тся напряжение входного сигнала Uftn , а на другой вход - напряжение с выхода повторителя 3 напряжения, равное амплитуде экстремального значения входного сигнала UB,, . Усилитель 1 до бткрытия диода 5 реализует релейную характеристику. Диод 5 открываемся когда напряжение Ujdix на выходе усилителя 1 становит ся меньше входного напряжения на величину порога срабатывания диода 5. Таким образом, на выходе усилите ля 1 в момент перехода входного сиг нала Ug« через экстремальное значение возникает перепад напряжения, равный сумме порогов срабатывания диодов 12 и 5. Этот перепад напряже ния подается на один из входов компаратора 7. На другой вход компарат ра 7 подается напряжение, равное амплитуде экстремального значения входного сигнала Ugy. В результате сравнения этих напряжений при превы шении напряжения амплитуды экстремал ного значения входного сигнала Ug)( Нсщ напряжением U,, на выходе дифференциального усилителя 1 на вы ходе компаратора 7 появляется сигна точно определяющий момент достижени входным сигналом ивх своего экстремального значения Un rt Этот сигнал поступает на вход фо мирователя 9 сигналов управления, который формирует сигналы Цу. а длительностью Т и IT/j соответ ственно, следующие непосредственно один за другим. Управляющий сигнал U p длительное тьюCl, поступает с одного выхода формирователя 9 на выходную клемму 11, к которой подключено внешнее из мерительное устройство (на чертеже не показано) для его-запуска, на информационный вход которого поступает с клеммы 4 для обработки амплитуда экстремального значения входного сигнала Ugy , снимается с конденсатора 10. Сигнал U. длител ностью TQ поступает с другого выхода формирователя 9 на управляющий вход ключа 8. Ключ 8 замыкается, происходит разряд конденсатора 10 и через промежуток времени Г схема устанавливается в исходное состояние, т.е. пиковый детектор готов к фиксации следующего экстремального значения. В течение, следующего периода входного сигнала устройство работает aH iлогично. При использовании данного пикового детектора возможно получение фиксированного значения амплитуды каждого локального экстремума сигнала в широком диапазоне частот. По этим параметрам (временам и амплитудам) возможно получение других параметров сигнала, например данных об огибающей сложного сигнала, интегральном значении всего сигнала, энергии сигнала и др. Формула изобретения Пиковый детектор, содержащий дифференциальный усилитель, диодно-емкостную запоминающую ячейку и повторитель напряжения, в котором с входной клеммой, соединен неинвертирующий вход дифференциального усилителя, выход которого через диодно-емкостную запоминающую ячейку соединен с неинвертирующим входом повторителя напряжения, выход которого соединен с выходной клеммой пикового детектора, отличающийся тем, что, с целью расширения функционгшьных возможностей, в него дополнительно введены диод, резистор, компаратор, ключ и формирователь, причем катод дополнительного диода соединен с одним из входов компаратора и выходом дифференциального усилителя, анод дополнительного диода соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и одним из выводов резистора, другой вывод которого соединен с инвертирующим входом, выходом повторителя напряжения и другим входом компаратора, выход которого соединен со входом формирователя, один выход которого соединен с управляющим входом ключа, включенного параллельно конденсатору диодноемкостной запоминающей ячейки, а другой выход формирователя соединен со второй выходной клеммой пикового етектора. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Нетребенко К.А. Компенсационые схемы амплитудных вольтметров и казателей экстремума. М., Энергия, 967, с. 19, рис. 1-88. 2.Авторское свидетельство СССР 662875, кл. G 01 R 19/04, 1975 (проотип) .