Детектор амплитудно-модулированных сигналов

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР С) Л И САН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н И вайаРФ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1356188, кл, Н 03 О 1/10, 1984,(54) ДЕТЕКТОР АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ(57) Сущность изобретения: детектор амплитудно-модулированных сигналов содержит три операционных усилителя 1 - 3, повторитель 4 напряжения, компаратор 5, четыре диода 6-9, первый 10 и второй 11 дополнительные диоды, пять резисторов 12-16, конденсатор 17, первую ЯЗ-цепь 18, 19. вторую ВЗ-цепь 20, 21, переключатель 22 с узлом управления, замыкающим и размыкающим контактами, входную 23 и выходную 24 шины. 2 ил.Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, может быть использовано для построения прецизионных быстродействующих температурностабильных аналоговых вычислительных и автоматических систем, и является усовершенствованием устройства по авт. св, М 1356188.Целью изобретения является расшире. ние динамического диапазона детектируемых сигналов,На фиг, 1 представлена схема детектора амплитудно-модулированных сигналов; на фиг. 2 - временная диаграмма работы,Детектор амплитудно-модулированных сигналов содержит три операционных усилителей 1 - 3, повторитель 4 напряжения, компаратор 5, четыре диода 6-9, первый 10 и второй 11 дополнительные диоды, пять резисторов 12 - 16, конденсатор 17, первуюВС-цепь 18-19, вторую ВС-цепь 20-21, переключатель 22 с узлом управления, замыкающим и размыкающим контактами, входную 23 и выходную 24 шины. Элементы детектор,а, амплитудно-модулированных сигналов соединены между собой (фиг. 1).Детектор амплитудно-модулированныхсигналов работает следующим образом.В случае детектирования нарастающегопеременного напряжения в первый момент времени двухкаскадный амплитудный детектор, состоящий из первого операционного усилителя (ОУ) 1, повторителя 4 напряжения, первого 6 и второго 7 диодов, первого резистора 12, конденсатора 17, работает как составной неинвертирующий ОУс единичным коэффициентом усиления, поддерживая на выходе повторителя 4 и инеертирующих входах первого ОУ 1 и повторителя 4 потенциал, равный входному. При этом на вход компаратора 5 поступает сигнал переменного тока и с его выхода - на параллельную ВС-цепь 20-21, на которой выделяется переменный сигнал незначительной амплитуды, зависящий от выбранной постоянной времени ВС-цепи 20 - 21, В результате первый дополнительный диод 10 закрыт. При этом на входе узла управления переключателя 22 - сигнал, близкий к нулю, и его размыкающий контакт нормально замкнут, подключая выход первого ОУ 1 через второй диод 7 к неинвертирующему входу повторителя 4 напряжения,Так как повторитель 4 напряжения, в свою очередь, включен как неинвертирующий ОУ с единичным коэффициентом усиления, то потенциал на его неинвертирующем входе также равен в этот период времени входному потенциалу, поэтому потенциал на выходе первого ОУ 1 превышает входнойпотенциал на величину Орц - падение напряжения на прямосмещенном переходе первого диода 6 (фиг. 2, график е),Таким образом, в первую четверть периода времени напряжение О на выходе первого ОУ 1 сдвинуто относительно входного напряжения Овл в сторону положительных напряжений.После перехода О и Овх одновременно через максимум первый диод 6 запирается, так как напряжение на конденсаторе 17 (Ос 17) остается практически неизменным, напряжение О стремится уменьшиться вслед за уменьшением Овх, При этом обратная связь составного ОУ "разрывается", так как напряжение на его выходе остается фиксированным, и изменение напряжения на ин-. вертирующем входе первого ОУ 1 более никак с ним не связано. В условиях, когда первый диод 6 заперт, первый ОУ 1 также не имеет обратной связи, и напряжение Ое стремится скачком уйти в сторону отрицательных напряжений,Однако, когда напряжение О становится меньше входного на величину Орп. первый диод 6 отпирается, обратная связь первого ОУ 1 восстанавливается и далее в течение второго, третьего и четвертого полупериодов О сдвинуто по отношению к Овх на Орп в сторону отрицательных напряжений (фиг. 2, график е).Тем временем конденсатор 17 разряжается входным током повторителя 4 напряжения (фиг, 2, график а). Когда Овх достигает значения Овых, обратная связь составного ОУ "восстанавливается", напряжение Ое скачком увеличивается до напряжения, способного обеспечить подзаряд конденсатора 17, С конца пятой четверти периода процесы приобретают периодический характер и а вершине каждой положительной полволны наблюдается характерный выступ фиг. 2, график е),Далее на резисторах 15 и 16 суммируютя входное и выходное напряжения, так что а неинвертирующем входе второго ОУ 2 ри 815-816з Овх + Овых Ов Овых22 пде Ов и Овых - входное и выходное напряения,В установившемся режиме выходное апряжение равно входному напряжениюЕсли амплитуда входного напряженияольше выходного, то в отрицательном полпериоде на неинвертирующем входе втоого ОУ 2 появятся "пички" напряжения трицательной полярности (фиг, 2, графики55 а и б), На время этих "пичков" на выходе . второго ОУ 2 возникают импульсы отрицательного напряжения, заряжающие через резистор 13 конденсатор 19 первой ЯС-цепи. В промежутках времени между "пичками" конденсатор 19 разряжается до напряжения, близкого к напряжению отрицательного источника опорного напряжения -Ооп и отличающегося от него в сторону отрицательных напряжений на величину напряжения смещения третьего ОУ,З, При этом на инвертирующем входе третьего ОУ 3 напряжение более отрицательное, чем на неинвертирующем входе, то на его выходе установится положительноенапряжение, запирающее диод 9 (фиг. 2, графики в, г и д). Так как выходное напряжение Овцх всегда . несколько меньше амплитуды входного напряжения из-за разряда конденсатора 17, описанный режим работы реализуется в установившемся режиме или при возрастании амплитуды входного сигнала, когда устройство работает как двухкаскадный амплитудный детектор, так как закрытый диод 9 разрывает обратную связь с выхода третьего ОУ 3 на конденсатор 17.Если амплитуда входного сигнала убывает, то на неинвертирующем входе второго ОУ 2 образуется пульсирующее напряжение положительного знака (фиг. 2, графики а и б). На выходе второго ОУ 2 не формируется очередной импульс отрицательной полярности, поэтому конденсатор 17 разряжается до напряжения более высокого, чем напряжение отрицательного источника опорного напряжения, в этот момент напряжение на инвертирующем входе третьего ОУ 3 становится более положительным, чем на его неинвертирующем входе, и на его выходе формируется отрицательное выходное напряжение, которое отпирает диод 9 и через резистор 14 разряжает выходное напряжение, которое отпирает диод 9 и через резистор 14 разряжает конденсатор 17 (фиг. 2,графики а, б, г и д),Разряд конденсатора 17 продолжается до тех пор, пока выходное напряжение Оеых детектора не станет несколько меньше, чем амплитуда входного напряжения Онх, после чего детектор продолжает работать в установившемся режиме,В случае детектирования сигналов, представленных в виде разнополярных напряжений постоянного тока и их сочетаний с сигналами переменного напряжения, положительное входное напряжение поступает на входную шину 23 и далее на неинвертирующий вход первого ОУ 1, на резистор 15 и инвертирующий вход компаратора 5. При этом на выходе компаратора 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 формируется отрицательное напряжение. Отрицательное выходное напряжение компаратора 5 заряжает через вторую ЯЯ-цепь 20 - 21 конденсатор 21 и запирает второй дополнительный диод 11, переключатель 22 не срабатывает и его размыкающий контакт в нормально замкнутом состоянии связывает через диод 7 выход первого ОУ 1 с неинвертирующим входом повторителя 4 напряжения. Далее работа детектора амплитудно-модулированных сигналов протекает аналогично описанной выше.При отрицательном входном напряжении, которое поступает на входную шину 23 и далее на неинвертирующий вход первого ОУ 1, на резистор 15 и инвертирующий вход компаратора 5, на выходе компаратора 5 формируется положительное напряжение, Это положительное напряжение через вторую Я 8-цепь заряжает конденсатор 21, открывает второй дополнительный диод 11 и подается на переключатель 22.При этом переключатель 22 срабатывает и переключает выход первого ОУ 1 и через замыкающий контакт и первый дополнительный диод 10 к неинвертирующему входу повторителя 4 напряжения,Через резистор 12 замыкается отрицательная обратная связь с выхода повторителя 4 напряжения на инвертирующий вход первого ОУ 1, при этом на выходе 24 повторяется отрицательное входное напряжение, а диоды 6 и 7 остаются закрытыми, так как на них напряжение, близкое к нулю, являющееся результатом суммирования напряжений смещения нуля повторителя 4 напряжения и падения напряжения на первом резисторе 12 от входного тока первого ОУ 1. При этом на входе ОУ 2 будет отрицательное напряжение, а на его выходе - напряжение, близкое к напряжению отрицательного источника -О, что приводит к формированию на выходе третьего ОУ 3 положительного напряжения, которое закрывает диод 9 и отключает цепь второго ОУ 2, обеспечивая работу детектора как двухка-. скадного повторителя напряжения,Формула изобретения Детектор амплитудно-модулированных сигналов по авт. св, М 1356188. отл и ча ющ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона детектируемых сигналов, введены первый дополнительный диод, анод которого подключен к входу повторителя напряжения, переключатель, включенный между выходом первого операционного усилителя и катодами первого и первого дополнительного диодов соответственно, а между входом детектора амплитудно-модулированных сигналов и входом.2 Составитель М,Шипяцкийедактор Г.Гербер Техред М,Моргентал Корректор Т.Малец аз 1587 Ти раж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 управления переключателя, включены последовательно компаратор, интегрирующая цепь и второй дополнительный диод,