Устройство для расширения временных интервалов Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

,,,..-Изобретение относится к технике раДйоизмеоения и может быть использовано Яля измерения длительности , импульсов (убнаносекундного диапазо на. . , ИзвестньГ4,устройства для расширеi ния BpQMejfHbix интервалов, в которых расширение осуществляется за счет дискретйости счета iJ, Недостатком такого рода устройст йвляется наличие погрешностей, возн кающих из-за нелинейного характера заряда накопительной емкости и изза нестабильности порога срабатывания дискриминатора, фиксирующего мо мента разряда ранее заряженной емкости. Нелинейность заряда накопительной емкости в большой степени определяется наличием ключей, выполненных на- диодах в цепи ее заряда. Известны устройства, где устраня ется нелинейность начального участк заряда накопительной емкости 2, Однако такое устройство обладает сравнительной сложностью схемы и большим временем преобразования, не обходимым для устранения этой нелинейности. Как и в предлагаемом устройстве, в схеме задание исходного потенциала на запоминающей емкости обеспечивается применением петли обратной связи, что обеспечивает частичную-компенсацию температурног и временного дрейфов исходного поте циала . Однако эта схема обладает рядом недостатков. -Сравнительно большой дрейф исходного потенциала на входе компаратора обусловлен дрейфом нуля дифферентдиального усилителя, входяш;его в состав петли .эбратной,связи недостаточно большим коэффициентом усиления элементов, составляющих петлю обратной связи. Схема не може работать с импульсами, длительность которых соизмерима с временем отклю чения обрат}юй связи так как это переключение осуществляетсл самим сигналом. Из-за нал:ичия т-уняельного диода в схеме накладываются очень веские требования на источник опорного на пряжения (+ Е.-,) относительно исто t/n(Ji НИК4 напряжения - на базе транзистор дифференциального усит-ителя, которы не входит непосредственно в цепь о ратной связи 3 Цель изобретения - устранение дрейфа исходного потенциала компаратора; устранение-нелинейности начального участка заряда интегрируюо ей емкости, расширение рабочего диапазона устройства Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем схему управления, интегрирующую емкость, генераторы токов заряда и разряда, компаратор, Ьетлю обратной связи, фиксирующую исходный потенциал на входе компаратора, в составпетли обратной связи входят: повторитель напряжения, выход которого соединен с прямым входом операционного усилителя, другой вход усилителя соединен с источником опорного напряжения, выход операционного усилителя соединен с базой транзистора, эмиттер которого через сопротивление соединен с источником питани51, а коллектор - с эмиттерами транзисторов балансного каскада, один из его коллекторов подсоединен к второму источнику питания, а другой - к интегрирующей емкости, с которой соединен вход повторителя напря-жения, базы транзисторов балансного каскада управляются выходами схемы управления, входь; компаратора соединены с входами операцио1- ного усилителя, отключение петли обратной связи устройства осуш.ествляетск опережающим преобразуемый временной интервал сигналом, nocfynaic iiM из схемы управления, Сравнительная простота схемы может обеспечить ,ее реализацию в виде гибридной интегральной схемы. На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 эпюры, поясняющие принцип работы устройства. На схеме выход управляемого генератора 1 тока заряда и вход постоянно работающего генератора 2 тока разряда подсоединены к емкости, к которой подсоединены коллектор транзистора 3, входящего в балансный каскад, и вход повторителя 4 напряжения, выход которого подсоединен к прямому входу операционного усилителя 5 и к одному из входов компаратора 6, другие входы которых объединены и подсоединены к источнику опорного напряжения Е Q , Бы-ход операционного усилителя 5 подсоединен к базе транзистора 7, эмиттер которого чере сопротивление соединен с источником питання Е,, а коллектор - с эмиттерами транзисторов 3 и 8 балансного каскада, коллектор второго транзистора 8 подсоединен к второму источнику пита ния 6,, выход компаратора соединен с входом схемы 9 управления, выходы которой соединены с базами транзисто ров балансного каскада и генератором 1 тока заряда, на второй вход схемы 9 управления подается преобразуемьй импульс, второй конец интегри рующей емкости соединен с общей шиной. Принцип работы устройства поясняется эпюрами, снятыми в точках А-Д схемы (фиг. 2). Работа устройства осуществляется следующим образом. До начала преобразования - прихода импульса на вход схемы 9 управления петлей обратной связи, составленной из операционного усилителя 5, транзистора 7, открытого в данный момент транзистора 3 и повторителя 4 напряжения, обеспечивается фиксиро ванный потенциал на входах компаратора 6, заданньй величиной опорного напряжения Наличие такой петли обратной связи исключает временную и температурную нестабильность порога срабатывания компаратора. После прихода на вход схемы 9 управления импульса преобразуемого временного интервала (эпюра точки В) схема управления закрывает транзистор 3, одновременно открывая транзистор 8 (эпюра напряжений в точках А и Б), подает задержанньп входной нмпульс на вход генератора 1 тока заряда, которьм вырабатывает равньв ему по длительности импульс, тока, заряжающий емкость (эпюра точки Г). Постоянно включенный генератор 2 тока заряда обеспечивает 1;инейиоб изменение напряжения до потенциала, равного , момент разряда фиксируется компаратором. Момент первого срабатывания компаратора фиксируется схемой управления, отмечая конец временного интервала преобразования. Полный интервал времени преобразования показан на. эпюре точки Д. Предлагаемое устройство обладает повышенной точностью привязки исходного уровня компаратора до величины, определяемой дрейфом нуля операционного усилителя; в схему введена такая петля обратной связи, стабилизиру- . ющая исходим потенциал на входе компаратора, в которой нет ключей, выполненных ia диодах, она устраняет нелинейность начального участка заряда накопительной емкости; рабочий диапазон устройства со стороны малых времен ограничен только быстродействием генератора тока заряда; исходный уровень, компаратора всецело определяется величиной опорного напряжения Е. и не зависит от режимов работы других элементов схемы; сравнительная простота схемы может обеспечить ее реализацию в виде гибридной интегральной схемы.

1

П

Л

on

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащее схему управления, интегрирующую емкость, генераторы токов заряда и разряда, компаратор, петлю обратнойсвязи, фиксирующую исходный потенциал на входе компаратора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью устранения дрейфа исходного, потенциала компаратора, устранения нелинейности начального участка заряда интегрирующей емкости, расширения рабочего диапазона устройства, в состав петли обратной связи введен повторитель напряжения, выход которого соединен с прямьм входом операционного усилителя, другой вход усилителя соединен с источником опорного напряжения, выход операционного усилителя соединен с базой транзистора, эмиттер которого через сопротивление соединен с источником питания, а коллектор - с эмиттерами транзисторов балансного каскада, один из его коллекторов подсоединен к второму источнику питания, а другой к ннтегриру)ощей емкости, с которой соединен вход i повторителя напряжения, базы транзисторбв балансного каскада управляются выходами схемы управления, входы компаратора соединены с входами операционного усилителя, отключение петли обратной связи устройства осу00 00 ществляется опережающим преобразуемый временной интервал сигналом, поступающим из схемы управления. 4 сл i4 Од

Фиг. 2