Пиковый детектор импульсов

,127225 П 9 сзо 4 С 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) ПИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР ИМПУ(57) Изобретение относитсяэлектроизмерений и может бызовано в приборах для измерплитуды импульсов. Цель изоповьппение быстродействия пущения постоянной времени эапоминающего конденсатора. Пдетектор содержит операционлитель 1, диод 2, первый тр т Е,А.прецизиСоветское17 а.ЛЬСОВк областить испольения амбретения -тем уменьряда заиковыйный уси- анзистор 3, первый резистор 4, шину 5 источника питания, запоминающий конденсатор 6, повторитель 7 напряжения ивторой резистор 8, Кроме того, в него введены второй транзистор 9 с противоположным типом проводимости поотношению к первому транзистору 3,ускоряющий конденсатор 10 и третийрезистор 11, Емкость ускоряющего конденсатора 1 О намного меньше емкостизапоминающего конденсатора 6. Введение в устройство вьппеупомянутых элементов позволило также сформироватьсигнал отрицательной обратной связитаким образом, чтобы несмотря на егозадержки в повторителе напряжения идифференциальном усилителе исключитьперекомпенсацию. Тем самым пиковыйдетектор реализует повышенное быстродействие беэ применения дорогостоящей сверхширокополосной элементнойбазы. 1 ил.Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано в приборах для измерения амплитуды импульсов.Цель изобретения - повышение быстродействия путем уменьшения постоянной времени заряда запоминающего конденсатора.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема пикового детектора импульсов.Пиковый детектор импульсов содержит операционный усилитель 1, диод 2, первый транзистор 3, первый резистор 4, шину 5 источника питания, запоминающий конденсатор 6, повтори.тель 7 напряжения, второй резистор 8, второй транзистор 9, ускоряющий конденсатор 10, третий резистор 11. Неинвертирующий вход операционного усилителя 1 соединен с входной шиной детектора, выход подключен к катоду диода 2 и соединен с базой первого транзистора 3 коллектор которого через первый резистор 4 подключен к шине 5 источника питания. База второго транзистора 9 соединена с коллектором первого транзистора 3, а эмиттер подключен к шине 5 источника питания, Запоминающий конденсатор 6 первым выводом подключен к общей шине. Вход повторителя 7 напряжения соединен с эмиттером первого транзистора 3 и через цепочку параллельно соединенных ускоряющего конденсатора 10 и третьего резистора 11 подключен к второму выводу запоминающего конденсатора 6 и коллектору второго транзистора 9. Выход повторителя 7 напряжения соединен с выходной шиной детектора и через второй резистор 8 подключен к аноду диода 2 и инвертирующему входу операционного усилителяПиковый детектор работает следующим образом,В исходном состоянии при отсутствии входного напряжения транзисторы 3 и 9 заперты, напряжение на конденсаторах 6 и 10 отсутствует, выходное напряжение детектора равно нулю вПри воздействии на вход детектора скачка напряжения положительной полярности выходное напряжение операционного усилителя 1 начинает увеличиваться, диод 2 оказывается смещенным в обратном направлении, кру 55 закончен, эмиттерньй ток транзистора 3 и базовый ток транзистора 9 ограничиваются резистором 11, что исключает насыщение транзисторов. Про. тизна нарастания выходного напряжения определяется только скоростнымисвойствами усилителя 1. При достижении выходным напряжением усилите 5 ля уровня отпирания первого транзистора 3 эмиттерный переход транзистора 3 получает прямое смещение и через базу начинает протекать ток. Величина базового тока определяется величиной выходного напряжения усилителя 1, входным сопротивлением транзистора 3, комплексным сопротивлением эмиттерной цепи, составленнойиз параллельно соединенных ускоряющего конденсатора 10 и третьего резистора 11 и последовательно подключенного к ним запоминающего конденсатора 6, причем емкость конденсатора 10 намного меньше емкости конденсатора 6.В момент появления прямого базового тока эмиттерная цепь имеет минимальное сопротивление, так как конденсатор 10, выполняя роль корректирующей емкости, шунтирует резистор 11. В результате сильно увеличивается начальный ток базы и сокращается время нарастания фронта коллекторного тока первого транзистора. ПроисЗОходит заряд конденсаторов 6 и 1 О по цепи: шина 5 источника питания, резистор 4, транзистор 3, конденсатор10, конденсатор 6, общая шина, Приэтом почти все напряжение эмиттер З 5 транзистора 3 - общая шина оказывается приложенным к конденсатору 10.Когда падение напряжения на резисторе 4 достигает уровня отпирания второго транзистора 9, зарядныйток конденсаторов 10 и 6, протекающий через транзистор 3, становитсябольше, так как резистор 4 шунтируетсясопротивлениемоткрытого эмиттерногоперехода транзистора 9,На этом этапе45 переходного процесса для второго транзистора конденсатор 10 выполняетроль ускоряющей базовой емкости -преобладающая часть зарядного токапротекает через базу второго транзистора, он отпирается. Заряд запоминающего конденсатора Ь ускоряется эа счет протекания тока по цепи: шина 5 источника питания, транзистор 9, общая шина. Заряд конденсатора 1 О1272259 чением коэффициента усиления операусилителя 1После прохождения входным напряжением своего амплитудного экс гре мального значения транзисторы 3 и 9заперты и пиковый детектор переходитв режим хранения заряда, накопленного на запоминающем конденсаторе.Он находится в этом режиме все время, 10пока напряжение на запоминающем конденсаторе и, следовательно, напряжение на выходе детектора больше входного, При этом усилитель 1 продопжает находиться в активном состоянии, 15так как теперь он охвачен отрицательной обратной связью через проводящийдиод 2, а разность между входным ивыходным напряжением гасится на резисторе 8. При поступлении на входдетектора напряжения, превьппающеговыходное, в схеме происходит процесс,аналогичный описанному вьппе, - запоминающий конденсатор заряжается донового уровня входного напряжения.В предлагаемом пиковом детекторе 25импульсов обеспечивается уменьшениепостоянной времени запоминающего конденсатора и, таким образом, повьппение быстродействия. Кроме того, ис ключается перекомпенсация и, следовательно, повьппается точность. исходит слежение, с некоторым отставанием, напряжения на запоминающем конденсаторе 6 за выходным напряжением дифференциального усилителя. При условии использования достаточно высокочастотных и мощныхтранзисторов начальная ошибка слежения в основном будет определятьсяемкостью конденсатора 10, а крутизнанарастания напряжения - сопротивлением резистора 11,Суммарное напряжение конденсаторов 6 и 10 поступает на вход повторителя 7 напряжения, с его выходана выход детектора и через резистор8 на инвертирующий вход операционного усилителя 1. Когда это напряжение превысит входное напряжениедетектора на величину чувствительности усилителя 1 с некоторой задержкой, вызванной переходными процессами, выходное напряжение усилителя начнет уменьшаться. За времяпереходных процессов в усилителе 1заряд запоминающего конденсатора 6продолжается, напряжение на эмиттере транзистора 3 становится несколько больше выходного напряжения усилителя 1. В результате на эмиттерном переходе транзистора 3 образуется обратный перепад напряжения, токбазы скачком изменяется с прямогона обратный. Созданы условия длябыстрого эапирания транзистора 3,его коллекторный ток спадает до нуля. Начинает запираться второй транзистор 9.Детектор отрегулирован таким образом, что за время эапирания транзисторов 3 и 9 ускоряющий конденсатор 10 через резистор 11 разряжается практически до нуля, а запоминающий конденсатор 6 дозаряжаетсядо уровня входного напряжения детектора по цепи: шина 5 источника пита ния, находящийся в режиме переходаот активного состояния к запертомутранзистор 9, запоминающий конденсатор 6, общая шина, Благодаря наличию стопроцентной отрицательной обратной связи между выходом повторителя 7 напряжения и операционным усилителем 1 постоянного тока, описанные переходные процессы заканчиваются лишь тогда, когда выходное напряжение детектора становится равнымвходному с точностью до погрешностистатизма, обусловленной конечным энаФормула изобретения Пиковый детектор импульсов, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с входной шиной, выход соединен с катодом диода и базой первого транзистора, коллектор которого через первый резистор подключен к шине питания, запоминающий конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной, повторитель напряжения, вход которого соединен с эмиттером первого транзистора, а выход - с выходной шиной, и через второй резистор с инвертирующим входом операционного усилителя и анодом диода, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены второй транзистор с противоположным типом проводимости по отношению к первому транзистору , ускоряюший конденсатор, емкость которого намного меньше емкости запоминающего конденсатора, и третий резистор, при этом кол1272259 Ьтий резистор к эмиттеру первого транзистора, база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора, а эмиттер - с шиной питания. лектор второго транзистора подключен к второй обкладке запоминающего конденсатора и через соединенные параллельно ускоряющий конденсатор и треСоставитель А.ПучковскийТехред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко Редактор В.Петраш Заказ 6334/44 Тираж 728 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4