Аналоговое делительное устройство

Союз Советских Социапистическиа Веспубпик(22) Заявлено 20.12.79 (21) 2855938/18-24с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 230881. Бюллетень М 31Дата опубликования описания 2308,81 Р 1)м, кд, 6 06 С 7/163 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения А.А,Галицкас 4 АНАЛО Е войь Изобретенне относится к аналоговычислительной технике и может бытиспользовано в системах автоматической обработки экспериментальныхданных,Известно множнтельно-делительноеустройство, содержащее блок сравнения и два усилителя, коэффициентыусиления которых автоматически управляются одним и тем же сигналом,полученным на выходе блока сравнения. Один из усилителей вместес блоком сравнения служит для выработки управляющего сигнала, а другойявляется рабочим 11, 15Однако зто устройство имеет узкийдинамический диапазон, а также ему.присущие большие систематическиепогрешности, обусловленные неидентичностью управляемых усилителей. 20Наиболее близким по техническойсущности к предложенному устройствуявляется аналоговое делительное устройство, содержащее управляемый реэистивный делитель из последовательно 25с оединенных резистора и управляемогорезистора, выполненного на полевомтранзисторе, объединенные выводы кОторых подключе ы к неинвертирующемувходу дифференциального усилителя, 30 од диФференциального усилителярез масштабный резистор, в 1 люченный в обратную связь, соединен с инвертирующнм входом, а через синхронный детектор и второй усилитель с управляющим Входом управляемого резистора ( управляющим входом является затвор полевого транзистора).Устройство содержит также источник опорного напряжения, выход которого подключен к управляющему входу синхронногс детектора, а через резисторк инвертирующему входу дифференциального усилителя.В этом делительном устройстве благодаря обратной связи посредством синхронного детектора и усилителя уровень сигнала делителя с управляемым резистором на полевом транзисторе автоматически поддерживается постоянным, равным опорному, независимо от изменения сигнала на входе устройства. Поэтому коэффициент передачи реэистивного делителя изменяется, обратно пропорционально сигналу делителя, а сигнал делимого, прошедший тот же саней управляемый усилительный тракт, пропорционален отношению сигналов и может быть выделен селективным фильтром.+Й а гор о Диапазон изменения сигнала делителя в делительном устройстве определяется диапазоном изменения сопротивления канала полевого транзистора. Диапазон, в котором полевойтранзистор работает как управляемыйлинейный резистор, составляет 2-3 порядка, что для многих техническихзадач неудовлетворительно. Применение,последовательной цепочки управляемыхрезистивных делителей вместо одного цтоже не позволяет расширить диапазон изменения сигнала, так как верхнее значение диапазона ограничиваетсяпервым звеном цепочки 2.Поэтому конструкция известногоделительного устройства не обеспечивает широкого диапазона изменения сигнала .делителя.Цель изобретения - расширениединамического диапазона входныхсигналов. 20Эта цель достигается тем, что ваналоговое делительное устройство,содержащее дифференциальный усилитель,синхронный детектор, информационный вход которого подключен к выходу 25дифференциального усилителя, источникгармонического опорного напряжения,выход которого подключен к управляющему входу синхронного детектора. ичерез первый масштабный резисторк инвертирующему входу дифференциального усилителя, в цепь отрицательнойобработки связи которого включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход дифференциального усилителя З 5через третий масштабный Резисторподключен к входу устройства и черезпервый управляемый резистор - к шиненулевого потенциала, введены второйуправляемый резистор и Фазоинвертор,инвертирующий вход дифференциального 40усилителя через второй уп авляемыйрезистор подключен к шине нулевогопотенциала, выход синхронного детектора подключен к входу Фазоинвертора, инверсный и прямой выходы которого подключены соответственно к управ"ляющим входам первого и второго управляемых резисторов.Второй управляемый резистор наполевом транзисторе вместе со втоРым щмасштабным резистором; включенныммежду инвертирующим входом и выходом дифференциального усилителя,составляют управляемый делительобратной связи. Благодаря ему диапазон измерения коэффициента усиленияустройства значительно расширяется.На чертеже представлена функциональная схема делительного устройства.Устройство содержит управляемый 0реэистивный делитель, состоящий иэпервого масштабного Резистора 1 ипервого управляемого резистора 2на полевом транзисторе, подключенныймежду входом делительного устройства 65 и неинвертирующим входом дифференциального усилителя 3, управляемыйрезистивный делитель обратной связи,состоящий иэ второго масштабного резистора 4 и второго управляемогорезистора 5 на полевом транзисторе,подключенный между выходом дифференциального усилителя 3 и его инвертирующим входом, синхронный детектор б,информационный вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя 3, а выход подключен ко входу Фазоинвертора 7,парафазные выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих управляемых резисторов 2 и 5, Делительноеустройство также содержит источник 8опорного напряжения, выход которогоподключен к управляющему входу синхронного детектора б и через третиймасштабный резистор 9 - к инвертирующему входу дифференциальногоусилителя 3,Устройство работает следующим образом,На входы дифференциального усилителя 3 через управляемые делители1,2,5 и 9 поступает амплитудно-моду-.лированный сигнал делителя 02 исинфаэный ему опорный сигнал О . Вусилителе 3 эти сигналы вычитаютсяи усиливаются, раэностный сигналдетектируется в синхронном детекторе б, проходит через Фазоинвертор 7и с противоположными знаками поступает на затворы полевых транзисторов2 и 5 как управляющие сигналы, Благодаря такому управлению коэффициенты передачи управляемых делителей1,2,5 и 9 принимают значения, прикоторых, независимо от уровня сигнала делителя на входе устройства,разность сигналов на входах усилителя 3 близка к нулю, Поэтому, полагая, что сопротивление резисторов 1,4 и 9 одинаковые, т.е, Й =Й 4 Й 9 щГ,4можно записать равенство где Й,Р- управляемые сопротивления каналов полевых транзисторов 2 и 5,Полагается, что коэффициент усиленияя дифференциаль ного усили теля достаточно большой, Тогда коэффициент передачи от входа устройства к выходу дифференциального усилителя 3 определяется выражением ЙЙ / гЩРй Г 4 Ы 5+5Из последних двух выражений: К=ОоО т,е. коэффициент передачи, делительного устройства изменяется обратно пропорционально сигналу делителя ОьВместе с сигналом делителя присутствует и амплитудно-модулированный сигнал делимого О с отличной несущей частотой, Прсмедший тот же самый тракт усиления, что и сигнал делителя О, он принимает значениеО =КО= Оо 110 г) со 9 гф 4т.е. амплитуда выходного сигнала пропорциональна отношению входных сигналовДиапазон изменения входных сигналов определяетсй диапазоном изменения коэффициента усиления Е, Гранич- ные значения последнего определяются граничными значениями Кг,иВ управляемого сопротивления канала полевого транзистора, С учетом того, что сопротивление транзисторов 2 и 5 в предложенном устройстве изменяются в противоположные стороны и по-. лагая, что гВгиах (увеличение значения , неэффективно), получаются следующие граничные значения коэффициентов усиления;ьй иии щцх+2 Йиюйф 1 и+ мах юи мах 1 -пах %ах 2 вд 1 1 Ьпд3 ъах Й +Йвсх ыах иии 2 виДиапазон изменения сопротивления полевого транзистора, в котором он работает как управляемгй линейный резистор, составляет примено 3 порядка, т.е. Йах/йи = 10 , Тогда иэ последующих выражений1 КФ 1 пгиг 1 Х 2 1 Оыох "и . 610Аналогичные расчеты для про 7 отрпа дают К х/Ки = 2 10,3Иэ приведенйых расчетов следуетчто предложенное устройство обладает значительно большим динамическимдиапазоном по сравнению с известным,при этом оно имеет примерно такуюже точность, а по сложности мало от."личается от известного,Изобретение целесообразно использовать при автоматической обработке измерительных данных, когда необходимо нормирование одного сигнала по уровню другого сигнала, изменяющегося в широких пределах, например при исследовании оптических спектров полупроводниковых материалов модуляционными методами. Применение устройства для подобных целей позволяет значительно расширить диапазон измеряемых величин и сократить процедуру обработки экспериментальных данных. Формула изобретенияАналоговое делительное устройство,содержащее дифференциальный усилительсинхроьный детектор, информационныйвход которого подключен к выходу33 дифференциального усилителя, источникгармонического опорного напряжения,выход которого подключен к управляющему. входу синхронного детектораи через первый масштабный резистор -р 5 к инвертирующему входу дифференциального усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен второй масштабный резистор,неинвертирующий вход дифференциального усилителя через третий масштабный резистор подключен к входу устройства и через первый управляемыйрезистор - .к шине нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ е е с я тем,чтэ, с целью расширения динамическогодиапазона входного сигнала, в устройство введены второй управляемыйрезистор и фазоинвертор, инвертирующый вход дифференциального усилителячерез второй управляеьый резистор40 подключен к шине нулевого потенциала, выход синхронного детектора подключен к, входу фазоинвертора, инверсный и прямой выходы которого подключены соответственно к управляющим45 входам первого и втоРого управляемыхрезисторов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 432526, кл, С 06 6 7/16, 1973,2. Приборы и техника эксперимента,1979, В 9, с. 132 1 прототип),858008 и,с Составитель Т,Сапуноваедактор О.Половка ТехредМ. Рейвес Корре Решетник лиал ППП"Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 акаэ 7246/80 Тираж ВНИИПИ Государ по делам и 113035, Москва745 Подписноетвенного комитета СССРобретений и открытийЖ, Раушская набд,4/5