Детектор приращений

296220 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Веаз Севетвкик Социалистических Респтбликс присоединением заявкиПриоритет Комитет по делам аоеретений и открыти при Совете Министров СССРпуоликовацо а опубликования описания 8.17.1971 Авторзобретеци яконов ВсгСОО:НАЯ1-"явитель ЕКТОР ПРИРАЩЕНИ к радиоэлектронике тремальных мостах, зователях и других мо определить знак змеряемого сигнала. 5 Известные детекторы приращений основаныобычно на свойстве дифференцирующей цепочки менять полярность выходного напряженияв момент перемены знака приращения. Смену 10полярности приращения отмечают чувствительным сравнивающим устройством, подключенным к выходу дифференцирующей цепочки.Такие детекторы обладают рядом недостатков,Так, для получения удовлетворительного дифференцирования постоянная времени цепочкидолжна быть малой. При этом мало выходноенапряжение, что вынуждает применять сравнивающие устройства высокой чувствительности.Кроме того, дифференцирующая цепочка пропускает высокочастотные и импульсные помехи со значительно меньшим ослаблением, чемвходной сигнал. Эти помехи могут вызватьсрабатывание сравнивающего устройства втом случае, когда входное напряжение далеко 2от экстремума.Существующие схемы детекторов при срнительной сложности позволяют судить толо знаке приращения и не позволяют судитскорости приращения,авько ь о30 Изобретение относитсяи может применяться в эканалого-цифровых преобрустройствах, где необходии величину приращения и Для квантования определяемого приращения по уровню при увеличении быстродейст. вия, улучшении помехозащищецности и упро. щении схемы в предложенном детекторе, выполненном на диодном экстремуме и релаксаторе ца лавинном транзисторе, входной сигнал подан одновременно на диод детектора экстремума и через резистор - на базу транзистора релаксатора, накопительный конденсатор диодного детектора экстремума включен в эмиттерную цепь транзистора релаксатора, а дозирующий уровень квантоваштя конденсатор подключен к коллектору, причем другая его обкладка соединена с разрядным резистором и выходной клеммой детектора.На фиг. 1 изображена схема детектора приращений; на фиг. 2 - 4 - временные диаграммы работы схемы; на фиг. 5 - вольт-амперная характеристика лавинного транзистора.На фиг, 5 приняты следующие обозначения: сплошной участок кривой 1 соответствует вольт-амперной характеристике лавинного транзистора в запертом состоянии (совпадает с вольт-амперной характеристикой коллекторцого перехода), пунктирный участок кривой 1 соответствует вольт-а мперцой характеристике лавинного транзистора в случае его отпирания путем увеличения тока лавшшого пробоя коллекторного перехода; кривая П - вольт-амперная характеристика лавинного транзисторав случае его отпирания подачей тока в цепь базы.Детектор работает следующим образом. Напряжение питания Ув схеме фиг. 1 выбрано большим, чем напряжения лавинного пробоя коллекторного перехода. При этом через транзистор 1 протекает начальный ток, вызванный пробоем коллекторного перехода. Резисторограничивает этот ток так, что с одной стороны рассеиваемая на транзисторе мощность не превышает допустимой, а с другой стороны этот ток недостаточен для самоотпирания лавинного транзистора.При этом рабочая точка а находится в положении, указанном на фиг, 5. Это положение устойчиво, так как в точке а дифференциальное сопротивление транзистора положительно. Накопительный Конденсатор 3 при этом заряжен до исходного напряжения Уо на входе, а дозирующий уровень квантования конденсатор 4 заряжен до напряжения, равного сумме Уо с напряжением У, лавинного пробоя коллекторного перехода,При уменьшении входного напряжения (поскольку схема рассчитана на отрицательное напряжение, то это соответствует положительному приращению, см. фиг. 2) конденсатор 3 начнет разряжаться через диод б, следя за изменением входного напряжения. Разрядный ток конденсатора 3 создает на диоде б падение напряжения, приложенное плюсом к базе. Это напряжение запирает дополнительно лавинный транзистор 1, в результате чего рабочая точка а остается в стабильном положении. Так продолжается до тех пор, пока входное напряжение не достигнет экстремума в моментВ этот момент конденсатор 3 заряжается до экстремального значения,Пройдя экстремальную точку, входное напряжение начинает возрастать. При этом диод ," запирае 1 ся, и напряжение между эмиттером и базой транзистора 1 становится отпирающей полярности. Вольт-амперная характеристика транзистора принимает вид, показанный на фиг. 5 (кривая 11), а рабочая точка попадает на нестабильный участок отрицательного сопротивления в точку б. Развивается, как и в обычном релаксаторе, регенеративный процесс быстрого разряда, дозирующего уровень квантования конденсатора 4 через малое сопротивление лавинного транзистора 1 в состоянии пробоя. Дозирующий конденсатор 4 передает при этом конденсатору 3 порцию заряда, равную: Я=С 7 (Увкл - Рост), где Унл и гоств соответственно напряжение включения и остаточное напряжение лавинного транзистора, показанные на фиг. 5,Воспринятый накопительным конденсатором б заряд Я создает на нем приращение напряжения в виде ступеньки с амплитудой, равной:д с.,ЛУ = =(1 вкл - ост)с, с,Это приращение запирает транзистор 1, так как падение напряжения на эмиттере в этот 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 момент становится более отрицательным, чем напряжение. на базе. Рабочая точка а вновь попадает в положение, показанное на фиг. 5, и конденсатор 4 восстанавливает свой заряд, зарякаясь через зарядный резистор 2.Однако входное отрицательное напряжение продолжает расти, и в какой-то момент потенциал базы становится более отрицательным, чем потенциал эмпттера. Рабочая точка вновь попадает на участок отрицательного сопротивления на кривой 11, и конденсатор 4 снова разряжается. На накопительном конденсаторе 3 формируется вт 01 ая ступенька парякопил ЛУ. Таким образом сема работает на протя женин всей стадии роста входного отрицательного напряжения, т. е. на стадии отрицательного приращения.Первый импульс, возникший на разрядном резисторе б, соответствует моменту перехода входным напряжением через экстремальное значение. Каждый последующий импульс генерируется в тот момент, когда входное напрякение получает приращение ЛУ=сопз. Таким образом схема осуществляет квантование входного напрякения по уровшо. Когда входное папрякение, изменяясь, достигает второго экстремума и начинает падать, диод б отпирается и конденсатор 3 начинает разряжаться, т. е. процесс повторяется,Для получения высокой чувствительности необходимо выбрать рабочую точку так, чтобы транзистор 1 был на границе самоотпирания, С этой целью введен резистор 7. Проходящий через него ток лавинного пробоя коллекторного перехода создает падение напряжения, приложенного минусом к базе, В результате этого напряжение на базе l всегда более отрицательно, чем входное напряжение 0., (см. фиг, 2). При выполнении указанного условия образование первого импульса происходит в момент, когда входное напряжение отличается от экстремального всего на несколько единиц пли десятков (в зависимости от критичности настройки) милливольт. Настройка производится изменением либо сопротивления резистора 2, либо изменением сопротивления резистора 7, либо регулировкой напряжения питания. При входном напряжении порядка единиц вольт эта настройка некритична.Максимальная величина входного напряжения в данной схеме ограничена несколькими вольтами. Прп оольшпх напряжениях крутизна изменения становится настолько большой, что лавинный транзистор полностью отпирается, и напряжение на коллекторе выходит в область нормального режима, что приводит к исчезновению регенеративного процесса.Основным достоинством схемы является возможность квантования определяемого приращения. При этом число импульсов на выходе является показателем полного размаха входного напрякения, т, е. схема работает как аналого-цифровой преобразователь напряжения. Сместив уровень переменного напряжения так, чтобы оно стало однополярным, можно пре.образовывать двойной размах переменного напряжения в число импульсов. При этом достигается теоретически предельное быстродействие преобразователя: одно преобразование за 0,5 периода. Поскольку конденсатор 3 является иитегрируощим, то не наблюдается ухудшения помехоустойчивости, имеющего место в обычшях схемах. Схема отличается простотой и не содержит громоздких и дорогостоящих узлов, таких как трансформатор в диодно-регенеративных нуль- органах, обычно применяемых в известных схемах детекторов приращений. Ьлагодаря использованию лавинного транзистора схема имеет высокое быстродействие и выдает на выходе импульсы большой амплитуды. В качестве лавшшых могут быть использованы некоторые типы других транзисторов, например диффзиопно-сасвиыс или илиЗ 1 иыс.Предмет изобретенияДетектор приращени, содержащий диодиый детектор экстремума и рслаксатор на лавинном транзисторе, отлп аоццйся тем, что, с целью квантовашя опредсляемого приращения ио уровшо ири увеличении быстродействия, улучшении помсхозащищенности и уп. рощсиии схемы, ьходной сигнал подан одновременно на диод детектора и через резь стор - на базу транзистора рслаксатора, к эмиттеру которого нодклочсн накопительный конденсатор детектора, а к коллектору - дозирующий уровень квантовашя конденсатор, другая обкладка которого соедшепа с выходио клеммой и разрядньв резистором.