Широкополосный стробоскопический преобразователь

(56) Рябинин 10,А. л. 11 30 Б.В.Гриши 8.8) Стробоскопичесие, Советское р сциллографирова ио, 1972, с. 48Проектировани и применени лей, / Под р 4, с. 50, 72В,И Интеграл ройств строб ателей на ос деи 10 рационных усилит Д.Грэма. Мир, 19 Старосельский схемы входных ус оьныескопиове ческих преобраз арсенида галлия Радиоэлектроник У 8, с. 10,Известия вузов,т. ХХ 17, 1981,4) ШИРОКОП)ОЛОСНЫГЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ БОСКОПИЧЕС ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение может быть использовано для преобразования мгновенных значений напряжений широкополосных и импульсных сигналов в диапазоне 0-10 ГГц, в частности в стробоскопических осциллографах, стробоскопических вольтметрах, аналогоцифровых преобразователях. Цельюизобретения является повышение точности преобразования, Для достижения этой цели в устройство дополнительно введены два дифференциальныхоперационных усилителя 9 и 13, дварезистора 10 и 14 обратной связи,два масштабных резистора 11 и 15 иделитель 8 напряжения. На чертежетакже показана шина 1 входного сигнала, четырехдиодный мостовой ключ2, блок 3 памяти, развязывающийрезистор 4, буферный усилитель 5,шины 6 выходного сигнала, генератор1250962 7 строб-импульсов, источники 12 и16 питающего напряжения, входы 17 и18 усилителя 5, инвертируюшие входы19 и 20 и неинвертирующие входы 21 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для преобразованиямгновенных значений напряжений широкополосных и импульсных сигналовв диапазоне 0-10 ГГц, в частности встробоскопических осциллографах,стробоскопических вольтметрах, ана,лого-цифровых преобразователях,Целью изобретения является павы- Ошение точности преобразования,На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства;на фиг, 2 - структурная электрическая схема устройства, включающая 5принципиальную схему варианта буферного усилителя, в котором иснольэо"ван входной каскад на полевых транзисторах.Устройство (фиг. 1) состоит из ши Оны 1 входного сигнала, четырехдиодного мостового ключа 2, блока 3 памяти, развязывающего резистора 4, буферного усилителя 5, шины 6 выходного сигнала, генератора 7 строб-импульсов, делителя 8 напряжения, первого дифференциального операционногоусилителя 9 первого резистора О обратной связи первого масштабногорезистора 1 первого источника 12 ЗОпитающего напряжения второго диффе)ренциального операционного усилителя13 второго резистора 14 обратной связи, второго масштабного резистора 15и второго источника 16 питающего напряжения . На фиг, 1 также обозначены: первый питающий вход 17 буферного усилителя второй питающий вход18 буферного усилителя инвертирующие входы 19 20 операционных усили О)телейнеинвертирующие входы 21 22операционных усилителей, выходы 23 и24 операционных усилителей, выход25 буферного усилителя и выходной зажим 26 делителя напряжения. 45 и 22 и выходы 23 и 24 операционныхусилителей, выход 25 усилителя 5 ивыходной зажим 26 делителя напряжения, 2 ил. На фиг, 2 обозначены общая точка 27 резисторов 28 и 29, вход 30 буферного усилителя, резисторы 28 и 29 обратной связи буферного усилителя, первый и второй транзисторы 31, 32 входного каскада буферного усилителя, выходной каскад 33 буферного усилителя, сток 34 и исток 35 первого транзистора входного каскада, паразитная емкость 36 сток-затвор и параэитная емкость 37 исток-затвор первого транзистора входного каскада, резистор 38 стоковой нагрузки первого транзистора входного каскада буферного усилителя.Блок 3 памяти выполнен на конденсаторе. В качестве дифференциальных операционных усилителей 9 и 13 исполь. зуются микросхемы 544 УД 2 й, В качестве делителя 8 напряжения используется реэистивный делитель на двух резисторах, обладающих высокой стабильностью и точностью (типа С 2-29). В качестве резисторов 10, 11, 14 и 15 также использованы резисторы типа С 2-29, Согласно фиг, 1 первый вход четырехдиодного мостового ключа 2 соединен с шиной 1 входного сигнала, второй вход - с выходом генератора 7 строб- импульсов, а выход - с входом блока 3 памяти, выход которого соединен через раэвязывающий резистор 4 с входом буферного усилителя 5, выходом соединенного с шиной 6 выходного сигнала.Вход делителя 8 напряжения соединен с выходом 25 буферного усилителя 5 р а зажим 26 - с неинвертирующими входами 21, 22 первого и второго дифференциальных операционных усилителей 9 и 13, инвертирующий вход 19 первого дифференциального операционного усилителя 9 соединен через пер-вый масштабный резистор 11 с потенциальным зажимом первого источника 12 питающего напряжения и через пер вый резистор О обратной связи - свыходом 23 первого дифференциального операционного усилителя 9 и первым питающим входом 17 буферногоусилителя 5, инвертирующий вход 20второго дифференциального операционного усилителя 13 соединен черезвторой масштабный резистор 15 с потенциальным зажимом второго источ:ника 16 питающего напряжения и черезэторой резистор 14 обратной связи -с выходом 24 второго дифференциального операционного усилителя 13 ивторым питающим входом 18 буферногоусилителя 5,Устройство работает следующим образом,В исходном режиме до прихода очередного строб-импульса (С ( 0) накопительный конденсатор блока 3 памяти разряжен до нуля, напряжение навходе 30 буферного усилителя 5 также равно нулю, Поэтому напряженияна выходе 25, шине 6, зажиме 26,входах 22 и 21 также равны нулю:1)зо(0)=Б (О)=БВ (0)=) (0)=11 (0)==Б (0) =О. Выходные напряжения операционных усилителей 9 и 13 и равные им соответственно напряжения на питающих входах 17 и 18 буферного усилителя 5 равныБ =11 (1+)+Е=БКлв Клд22 К " Клл лл Клл=Блвлу 15 1,( +. 2.)+ЕКВл ЯЛ, К ЛВл 1 При этом 0 где к, кь - коэффициенты передачиусилителя 5 и делителя 8,Напряжения на выходах операционныхусилителей 9 и 13 равны 25 1) :11 К К (1+ -- )+Е ( в )=БКлв Клв23 зв 5 В К лфлл лл 13 =Б К К (1+)+Е=11КЛ 4 К 44Ф 4 зв 5 а К лб К ль.30Изменения питающих напряжений Ци БЬ, обусловленные наличием сигнала Б, равнызв 250962 4левого транзистора буферного усилителя 5 на столько же изменяются напряжения на стоке 34 и истоке 35 этого транзистораВ итоге напряжения на емкостях 36 и 37 остаются неизменными и величины потерянных накопительным конденсатором на них зарядов равны нулю, Дпя операционных усилителей 9 и 13 справедливы со отношения, определяющие связь входных и выходных напряжений:) (О) =и (О):Е -лолт 2 З л 2 Клл П (0)=П (0)=Ела 24 лв К45где Е , Е - напряжения источников12 и 16,В момент действия строб-импульсаключ 2 открывается и накопительныйконденсатор блока 3 памяти быстрозаряжается до величины напряжениясигнала, присутствующего на шине 1.Резистор 4 препятствует прохождениюзарядного тока во входную цепь буферного усилителя 5. После окончаниястроб-импульсов заряд Я , накопленный на накопительном конденсаторе,через резистор 4 подводится на вход30 буферного усилителя 5,Емкостные входные токи через паразитные емкости 36, 37 (фиг, 2)компенсируются встречными токами равной величины. Это осуществляетсяза счет того, что при изменениинапряжения на затворе входного по 35 К 44Ь 1 =и -Ц (О)=о К К (1+ -- )Ла Ь а ЗО В Ь К л.при выполнении условийК К (1+ -- )=1Кло5 а К флл40К К (1+ 4- )=1, (2)а КЛ 5Питающие напряжения У и 0 изменяется на величину Б , т.е. на ту же 45величину, на .которую изменилось напряжение на входе буферного усилителя"Л =фла="ЗВПри этом межэлектродные напряженияи токи стока транзисторов буферногоусилителя не изменятся.Так как токи, через транзисторыбуферного усилителя 5, не изменяют;ся, то не изменяются и напряжениязатвор-сток и затвор-исток1250962 ВНИИПИ Заказ 4404/40 Тираж 7 одписн Производств.-полиграф. пред-е, г, Ужгород роектная, 4 Это означает, что заряды ьЯ и ЬЦтеряемые конденсатором, равны нулю1 Следовательно, напряжение на накопительном конденсаторе не изменяет ся по сравнению с уровнем, запомненным на нем при стробировании, и независит от нестабильности емкостейтранзисторов и их нелинейности, чтоувеличивает точность преобразования.Если в качестве буферного усилителя использовать истоковый повторитель, то степень увеличения точности меньше, так как коэффициентпередачи такого каскада зависит открутизны характеристики полевоготранзистора и отличается от единицы. Использование истокового повторителя ограничено также температурной нестабильностью исходноговыходного напряжения полевого транзистора и отсутствием усилия по напряжению,Формула изобретения Широкополосный стробоскопический преобразователь, содержащий четырехдиодный мостовой ключ, первый вход которого соединен с шиной входного сигнала, второй вход - с выходом генератора строб-импульсов, а выход - с входом блока памяти,выход которого соединен через развязывающий резистор с входом буферного усилителя, выходом соединенного с шиной выходного сигнала, и дваисточника питающих напряжений, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, сцелью повьшения точности преобразования, он снабжен двумя дифференци 1 О альными операционными усилителями,двумя резисторами обратной связи,двумя масштабными резисторами и делителем напряжения, вход которогосоединен с выходом буферного уси 15 лителя, а выход - с неинвертирующими входами первого и второго дифференциальных операционных усилителей, инвертирующий вход первогодифференциального операционного уси 20 лителя соединен через первый масштабный резистор с потенциальным зажимом первого источника питающегонапряжения и через первый резисторобратной связи - с выходом первогодифференциального операционного усилителя и первым питающим входом буферного усилителя, инвертирующийвход второго дифференциального операционного усилителя соединен через30 второй масштабный резистор с потенциальным зажимом второго источникапитающего напряжения и через второйрезистор обратной связи - с выходомвторого дифференциального операционного усилителя и вторым питающим входом буферного усилителя,