Оюзнай 5: « • • ••; .;: я.; гх: а: “ее1дй

302707 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЗависимое от авт. свидетельствааявлено 08 ЛХ.1969 ( 1358145/18-24 МПК 6 05 Ь 1/01 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР"1 втор зобретения В. И. Щербако Заявитель УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ присоединением заявкиИзобретение может быть использовано в цифровых вычислительно-управляющих машинах и различных контрольно-измерительных устройствах.Во многих контрольно-измерительных операцияхх находит применение метод сравнения измеряемой величины постоянного напряжения с эталонным напряжением. В качестве устройства сравнения при этом используют различные схемы на основе усилителя постоянного или переменного тока с входным модулятором и выходным демодулятором.Все эти схемы имеют порог чувствительности, ограниченный собственными шумами усилителя, и содержат большое количество элементов, что снижает надежность устройства. Цель изобретения - повьшение надежности и чувствительности устройства при входном сопротивлении, измеряемом сотнями мегом. 2Предлагаемое устройство сравнения имеет высокую надежность за счет малого количества входящих в его схему элементов, высоку;о чувствительность (измеряемую десятками микровольт) за счет параметрического усиле ния и высокое входное сопротивление за счет сравнения измеряемых напряжений на кремниевых диодах (используется зависимость барьерной емкости диодов от сравниваемых напряжений), 3 Принцип действия предлагаемого устройства сравнения поясняется чертежом.Устройство сравнения состоит из задающего емкостного параметрона 1, манипулированного низкочастотным сигналом емкостногоприемного параметрона 2, элемента 3 связимежду параметронами, логической схемы фазоразличителя 4 и схемы 5 питания.Задающий параметрон 1 включает резисторы б - 8, конденсаторы 9 - 11, индуктивност12, 13, диоды 14 19,Приемный параметрон 2 состоит из индуктивностей 20, 21, диодов 22 - 25, конденсатора2 б. В параметронах 1, 2 диоды 15, 1 б, 17, 18,24, 25 используются в качестве нелинейныхемкостей (варакторные диоды). Логическаясхема фазоразличителя 4 состоит из резисторов 27 - 29, конденсатора 30, транзисторов31, 32.Схема питания содержит резисторы 33, конденсатор 34, и стабилитрон 35.Элемент 3 связи представлен резистором.Задающий и приемный параметроны построены на балансной схеме с резонанснымицепями накачки. Принцип действия параметронов можно пояснить на примере приемногопараметрона 2, так как работа задающего параметрона 1 идентична приемному. Приемный параметрон 2 можно представить в видедвух последовательных и одного параллельно5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 б 5 3го контуров. Один последовательный контур образован индукгпвностью 21 и барьерной емкостью в;:.ракторного диода 25, другой в индуктивнсстыо 20 и барьерной емкостью варакторного диода 24; параллельный контур образова 1: последовательно включенными индуктивностями 20 и 21; емкостью согласующей связи - конденсатором 2 б и последовател но включенными емкостями варакторных диодов 24, 25.Емкость диодов 22, 23 выбирается мини.альной.В точку А приемного параметрона 2 подается напряжение накачки У 1 с постоянным смецецием, Образованным с помощью стабилитрона 35, Последовательные контуры параметрона настроены на частоту / напряжения накачки 1/1. Параллельный контур параметрона с помощью конденсатора 2 б настроен на частоту 1/2. При такой настройке в параллель 1 юм контуре параметрона ВОзпикают параметрические колебания с частотой //2 и параметрон потребляст минимальную энергию от ге 11 сратора накачки. Лмплитуда возбужденных параметрических колебаний в основном ограничивается напряжением обратного смещения па д 11 одах 24, 25, образованного с помощью стабилитрона 35.Фаза установившихся параметрических колебаний жестко связана с фазой колебаний генератора накачки и может иметь только одно из двух значений: ср=О или р= 180 (или несколько отличаться от этих значений в зависимости от настройки параллельного контура параметрона по отношению к частоте параметрических колебаний //2), Если параметрону 2 навязать извне колебания с частотой //2 и фазой р=О или р=180, до возбуждения параметрических колебаний, то после возбуждения параметрических колебаний их фаза примет фазу навязанных колебаний.Это свойство фазовой избирательности использовано в предлагаемом устройстве сравнения, Чувствительность параметрона к синхронному сигналу частоты 1/2 очень высока и в основном определяется внутренними шумами параметрона и добротностью его параллельного контура. Манипуляция возбуждения и срыва параметрических колебаний в прием ном параметроне 2 осуществляется низкочастотным сигналом с помощью диодов 22, 23. Для отрицательной полуволны синусоидального напряжения Ум диоды 22, 23 открыты и следовательно параллельный контур параметрона 2 закорочен. Для положительной полу- волны Ум диоды 22, 23 заперты и в параметроне 2 возбуждаются параметрические колебания. При этом фаза их совпадает с фазой навязанного колебания от параметрона 1 через элемент 3 связи.В отличие от приемного параметрона 2, задающий параметрон 1 имеет два встречно включенных варакторнь 1 х диода 17, 18, барьерная емкость которых выполняет роль согласующей емкости (подобно конденсатору 2 б в 4парамстроне 2) и подстроечный конденсатор 9, Параметрические колебания с частотой /,2 не подвергаются манипуляции и присутствуют постоянно. С помощью высокоомного резистора 8 (или дросселя, что более желательно для высокой термостабпльности устройства сравнения) на диоды 17, 18 подается напряжение обратного смещения.Предлагаемое устройство сравнения работает при низких уровнях сравниваемых напряжений (до 1 в), поэтому с целью ограничения входных напряжений в схему задающегопараметрона 1 включены диоды 14, 19 и резисторы б, 7. Конденсаторы 10, 11 включеныдля блокировки дисдов 14, 19 по переменному току.При использовании предлагаемого устройства в качестве нуль-органа с одним входомвходное напряжение может иметь уровень лк 1- бой величины.При Отсутствии входных напряжений Е/1, Ь 2напряжение параметрических колебаний счастотой //2 скомпенсировано в точке Б(равно нулю) задающего параметрона 1 относителы о корпуса. При наличии входногонапр 11 жепия на одном пз входов или входныхнапряжений на обоих входах, но на равныхпо уровню, барьерные емкости диодов 17, 18(функционально зависимые от входных напряжений) также неравны, в результате чегов точке Б возникает напряжение частоты /,2.Это напряжение разбаланса через элемент3 связи подается на контур параметрона 2.Вольт-фарадные характеристики диодов 17,18 должны быть идентичны. При использовании устройства в качестве нуль-органа с одним входом эти характеристики могут значительно отличаться, при этом разброс по емкостям выбирается с помощью подключенияк диоду 17 или 18 подстроечного конденсатора 9,Для устранения паразитной связи по цепипитания параметроны 1, 2 симметрируютсяотносительно корпуса, т, е, в точке Л цепипитания должно отсутствовать напряжениечастоты /2. Температурная стабильность порога чувствительности устройства зависит отидентичности характеристик варакторных диодов 17 и 18, 15 и 1 б, 24 и 25.С целью обеспечения высокой идентичностихарактеристик указанных диодов вместо двухвстречно включенных варакторов 17 и 18, 15и 1 б, 24 и 25 включаются полевые транзисторы, при этом используются барьерные емкости переходов затворсток и затвор-исток, Например, в параметроне 2 вместо диодов 24, 25включается полевой транзистор, у которогозатвор подключается к точке А, а сток и исток - к соответствующим индуктивностям20, 21,Поскольку для параметрона 2 оптимальнойявляется фаза входного сигнала, близкая к1 р=О или р= - 180, то для компенсации фазового сдвига, обусловленного емкостями диодов 17, 18, и элемента 3 связи параллельныеИзд,1045 Тираж 473 Подписноепо делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 2637/10ЦНИИГ 1 И Комитет пография, пр. Сапунова, 2 контуры параметронов 1 и 2 настраиваются на частоту, несколько отличную от часот /2. Добротность параллельного контура параметрона 1 выбирается низкой с целью уменьшения фазового сдвига при изменении емкостей диодов 17 и 18. Добротность параллельного контура параметрона 2 должна быть высокой, так как от этого зависит чувствительность устройства.С целью повышения помехоустойчивости и чувствительности устройства в качестве согласующей емкости параметрона 2 включается пьезоэлектрический резонатор, эквивалентная емкость которого па частоте /2 равняется емкости конденсатора 2 б.Съем информации о состоянии фаз с параметронов 1 и 2 осуществляется с помощью логический схемы фазоразличителя 4. Фазоразличитель представляет собой элемент совпадения, собранный по каскадной схеме. Для уменьшения паразитной связи между параметронами 1 и 2 в фазоразличителе 4 использованы полевые транзисторы, что позволило включить высокоомные сопротивления 27, 28 с целью уменьшения емкостной связи между параметронами через переходы транзисторов затвор - сток - исток - затвор.В случае неравенства сравниваемых напряжений на выходе фазового различителя 4 воз 1 п 11;а 1 от впдиопмпульсь (с 1 астотой (1 м) (8 цифровых устройствах это частота квантования на 11 рюкенпя), заполненные сигналом параметр 1 песких колебаний с частотой 112. Такая форма представленпи результата сравнения очень удобна для преобразователей напряжение - код. Предмет изобретенияДо1. Устройство сравн.ния напряжений постоянного тока, содержащее модулятор, фазочувствптельный усилитель и фазоразличитель, отлссча 1 ощссся тем, что, с целью увели 15 чения надежности, чувствительности и входного сопротивления в нем балансный модулятор и фазочувствительный усилитель выполнены на двух емкостных параметронах с резонансными цепями накачки, в одном из кото 20 рых (задающем) в качестве согласующей емкости включены два встречно соединенных варакторных диода, общая точка которых соединена через резистор с контуром второго(приемного) параметрона,25 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем,что, с целью улучшения термостабильности,схема фазоразличптеля выполнена на двухвключенных последовательно полевых транзисторах.