Широкополосный смеситель стробоскопического преобразователя электрических сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01R13/34 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в стробоскопических осциллографах и измерителях мгновенных значений электрических сигналов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является широкополосный смеситель стробоскопического преобразователя электрических сигь:алов, содержащий входной ключевой блок, первый управляющий вход которого соединен с первым выходом генератора стробимпульсов, второй управляющий вход - с первым выходом источника напряжений смещения, а выход - с первой обкладкой накопительного конденсатораи первым выводом буферного резистора, второй вывод которого подк/вочен к шине выходного сигнала, причем вторая обкладка накопительного конденсатора связана с общей шиной, а разрядный резистор, включенный между шиной выходного сигнала и вторым выходом источника напряжений смещения С 3Недостатком этого устройства при выполнении его в полупроводниковой интегральной схемы является низкая чувствительность, обусловленная паразитной емкостью высокоомного разрядного резистора и значительным вкладом теплового шума этого резистора в выходной шум устройства.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Эта цель достигается тем, что широкополосный смеситель стробоскопичес,5 кого преобразователя электрических сигналов, содержащий входной ключевой блок, первый управляющий вход которого соединен с первым выходом генератора стробимпульсов, второй управляющий вход - с первым выходом источника напряжений смещения, а выход с первой обкладкой накопительного конденсатора и первым выводом буферного резистора, второй вывод которсго подключен к шине выходного сигнала, причем вторая обкладка накопительного конденсатора связана с общей шиной, снабжен генератором прямоуголь ных импульсов и разрядным ключевым блоком, вход которого соединен с шиной выходного сигнала,, первый и второй выходы - с вторым и третьим выходами источника напряжений смещения, а первый и второй управляющие входы g вы; одами отрицательной и положитель ной полярности генератора прямоугольных импульсов, вход запуска которого связан с вторым выходом генератора стробимпульсов. Разрядный к-лючевой бЛок содержит два резистора, два конденсатора и два диода, причем отрицательный выход первого диода подключен к шине выходного сигнала и положительному выводу второго диода, а положительный вывод через первый резистор - к второму выходу источника напряжений сме щения и через первый конденсатор к выходу отрицательной полярности ге нератора прямоугольных импульсов отрицательный вывод второго диода связан через второй резистор с трет им выходом источника напряжений смещения и через второй конденсатор с выходом положительной полярности генератора прямоугольных импульсов. Разрядный ключевой блок содержит полевой транзистор, резистор смещени и разделительный конденсатор, причем сток транзистора соединен с шиной выходного сигнала, и.сток - с вторым выходом источника, напряжений смещения, а затвор через резистор смещения - с третьим выходом источника на пряжений смещения и через разделительный конденсатор - с выходом отрицательной полярности генератора прямоугольных импульсов. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемог устройства; на фиг. 2 и 3 варианты структурных схем устройства. Устройство (фиг. 1) состоит из входного ключевого блока 1 , генерато ра 2 стробимпульсов, источника 3 напряжений смещения, накопительного конденсатора , буферного резистора 5, генератора 6 прямоугольных импуль сов и разрядного ключевого блока 7. В устройстве (фиг. 2) разрядный ключевой блок 7 состоит из первого ,и второго диодов 8 и 9, первого резистора 10, первого конденсатора 11, второго резистора 12 и второго конденсатора 13. В устройстве (фиг. 3) разрядный ключевой блок 7 состоит из полевого транзистора И, резистора 15 смещения и разделительного конденсатора 16. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии входной ключевой блок 1 закрыт смещениями, подаваемыми с источника 3 напряжений смещения. Под действием напряжений смещения, подаваемых на выходы, разрядный ключевой блок 8 находится в открытом состоянии и имеет высокую проводимость по постоянному току между входом и выходами. Проводимость по постоянному току между входом и управляющими входами схемы отсутст-, Исследуемый сигнал подается на вход входного ключевого блока 1. В момент стробирования стробимпульсы, поступающие с генератора 2 стробимпульсов, открывают входной ключевой блок 1, а управляющие импульсы, поступающие с генератора 6 прямоугольных импульсов на управляющие входы разрядного ключевого блока 7, закрывают его. В закрытом состоянии разрядный ключевой блок 7 имеет низкую проводимость по постоянному току между входом и выходами. Через открытый входной ключевой блок 1 исследуемый сигнал заряжает накопительный конденсатор i. После окончания действия стробимпульсов накопительный конденсатор перезаряжается током утечки разрядного ключевого блока 7. В момент окончания управляющих импульсов разрядный ключевой блок 7 открывается и накопительный конденсатор разряжается. Буферный резистор 5 разделяет в течении времени стробирования Т. цепь заряда накопительного конденсатора 4 от цепи разряда. Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы в момент поступления на входной ключевой блок 1 стробимпульсов разрядный ключевой блок 7 был закрыт. Необходимо также выполнение следующих соотношений , где Т., - длительность стробимпульса по уровню отпирания входного ключевого блока 1;

Rg - сопротивление буферного резистора;

С - емкость накопительного конденсатора;

Т - длительность управляющих импульсов, поступающих с генератора 6 прямоугольных импульсов;

р - постоянная времени перезаряда накопительного конденсатора k при закрытом ключевом блоке 1 и закрытом разрядном ключевом блоке 7. В варианте устройства (фиг. 2) разрядный ключевой блок работает еледующим образом.

В исходном состоянии диоды 8 и 9 открыты напряжениями, поступающими через резисторы 10 и 12 с источника 3 напряжений смещения. Под действием разнополярных управляющих импульсов, поступающих через конденсаторы 11 и 13 с генератора 6 прямоугольных импульсов, диоды 8 и 9 закрываются. После, окончания импульса диоды В и 9 открываются. Резисторы 10 и 12 необходимы для того, чтобы источник 3 напряжений смещения не шунтировал цепь подачи управляющих импульсов.

В варианте устройства (фиг. 3) разрядный ключевой блок работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор 1 открыт напряжениями, поступающими с источника 3 напряжений смещения на сток и через резистор 15 смещения на затвор. Под действием отрицательного управляющего импульса, поступающего на затвор через разделительный конденсатор 16 с генератора 7 прямоугольных импульсов, транзистор Т закрывается. После окончания импульса транзистор 1 открывается.

Устройство позволяет повысить коэффициент передачи вследствие малой величины входной емкости разрядного ключевого блока при выполнении смесителя в виде интегральной полупроводниковой схемы. I

Чувствительность устройства повышена также из-за того, что разрядный ключевой блок, находясь большую часть времени в открытом состоянии, шунтирует шумы закрытого входного ключевого блока, Устройство позволяет регулировать время хранения информации о входном сигнале длительностью управляющих импульсов, что снижает

требования к быстродействию блоков, подключаемых к выходу смесителя.

Формула изобретения

1.Широкополосный смеситель стробскопического преобразователя электрических сигналов, содержащий входной ключевой блок, первый управляющий вход которого соединен с первым выходом генератора стробимпульсов, второй управляющий вход - с первым выходом источника напряжений смещения, а выход - с первой обкладкой накопительного конденсатора и первым выводом буферного резистора, второй вывод которого подключен к шине выходного сигнала, причем вторая обкладка накопительного конденсатора связана с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен генератором прямоугольных импульсов и разрядным ключевым блоком,

вход которого соединен с шиной выходного сигнала, первый и второй выходы - с вторым и третьим выходами источника напряжений смещения, а первый и второй управляющие входы с выходами отрицательной и положителной полярности генератора прямоугольных импульсов, вход запуска которого связан с вторым выходом генератор стробимпульсов.

2.Смеситель по п. 1, о т л и чающийся тем, что разрядный ключевой блок содержит два резистора два конденсатора, и два диода, причем отрицательный вывод первого диода подключен к шине выходного сигнала и положительному выводу второго диода, а положительный вывод через первый резистор - к второму выходу источника напряжений смещения и через первый конденсатор - к выходу отрицательной полярности генератора прямоугольных импульсов, отрицательный вывод второго диода связан через

второй резистор с третьим выходом источника напряжений смещения и через второй конденсатор - с выходом положительной полярности генератора прямоугольных импульсов.

3.Смеситель по п. 1, о т л и чающийся тем, что разрядный ключевой блок содержит полевой транзистор, резистор смещения и разделительный конденсатор, примем сток транзистора соединен с шиной выходного сигнала, исток - с вторым выходом источника напряжений смещения, а затвор через резистор смещения .с третьим выходом источника напряжений смещения и через разделительный 9 58 конденсатор - с выходом отрицательной полярности генератора прямоугольных импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Техническое описание осциллографа С7-Т2, СССР, 1978 (прототип).

О-

Г

/

Jif

44Фиг.1

11 f

l

V5

4

б

tz

/J

h

Ф14г.1

Фиг.З