Фиксатор уровня

(71) Ленинградское научственное объединение "Б (53) 621.374(088,8)(54 ний ч а пов при сов ны в коом оом опо деноный т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИСТЕЛ(57) ФИКСАТОР УРОВНЯ напряжепо авт. св. В 953713, о т л и - ю щ и й с я тем, что, с целью ышения точности фиксации уровня изменении длительности импульв широких пределах, в него введеторой транзисторный ключ, низный переменный резистор и ниэный резистор, второй источник ного напряжения, высокоомный тель, включающий последовательоединенные высокоомный перемен- резистор и высокоомный резистор, ковый повторитель, стоковый и ковые резисторы, при этом выход ЯО 1182646 формирователя импульсов привязкиподключен к выводу управления второго транзисторного ключа, вход которого подключен к выводу второго источника опорного напряжения черезнизкоомный резистор, а выход второго транзисторного ключа подключен квыходу первого транзисторного ключа,низкоомный переменный резистор включен между выводом первого источникаопорного напряжения и входом первоготранзисторного ключа, высокоомныйделитель подключен своим первым выводом к выводу второго источникаопорного напряжения, а вторым выводом подключен к выводу первого источника опорного напряжения, асредняя точка высокоомного делителя подключена к выходу первого транзисторного ключа и затвору истокового повторителя, сток которого подключен к отрицательной шине источника питания через стоковый резистористок - к положительной шине источника питания через истоковый резистор и непосредственно к выходнойИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения амплитуды чмпульсных сигналов, в частности в усилительно-преобразовательном 5 канале рентгеновских спектрометров,Цель изобретения - повышение точности фиксации уровня при изменении длительности импульсов н широких пределах.1 ОНа фиг, 1 представлена структурная схема фиксатора уровня; нафиг, 2 - графики, поясняющие работу фиксатора уровня.Фиксатор уровня содержит входную шину 1 и последовательно соединенные усилитель-ограничитель 2,дифференцирующую цепь 3 и формирователь 4 импульсов привязки, первый транэис. торный ключ 5, первый источник 6 опорного напряжения, при этом ньход первого транзисторного ключа 5 подключен к входной шине 1 через конденсатор 7, а выход формирователя 4 импупьсов привязки подключен к выно ду управления второго транзисторного ключа 8, вход которого подключен к выводу второго источника 9 опорного напряжения через низкоомный резистор 10, а выход второго транзис торного ключа 8 подключен к обкладке конденсатора 7, а вход первого транзисторного ключа 5 подключен к выводу первого источника 6 опорного напряжения через низкоомный перемен- З 5 ный резистор 11, причем нысокоомный елитель 12 подключен своим первым ыводом к выводу второго источника 9 опорного напряжения, а вторым выводом подключен к выводу первого источника 6 опорного напряжения, средняя точка нысокоомного делителя 12 подключена к выходу первого транзисторного ключа 5 так, что первый вывод нысокоомного резистора 13 высокоом ного делителя 12 подключен к выводу второго источника 9 опорного напряжения, а второй его вывод подключен к выходу первого транзисторного ключа 5, первый вывод нысокоомного пе ременного резистора 14 высокоомного делителя 12 подключен к выходу перного транзисторного ключа 5, а второй его вывод подключен к выводу первого источника 6 опорного напряжения, при у этом первый источник 6 опорного напряжения является положительным полю- сом источника питания +Ен, а второй н"точник 9 опорного напряжения является отрицательным полюсом того жеисточника питания -Еоп, Истоковыйповторитель 15, представляющий собойМОП-транзистор с р-каналом, присоединен затвором к выходу первого транзисторного ключа 5, сток которогосоединен с отрицательной шиной источника 16 питания (-Е) через стоконый резистор 17, а исток - соединенс выходной шиной 18 и с положительной шиной источника 19 питания (+Е)через истоковый резистор 20,-На фиг. 2 по оси абсцисс отложенореальное время 1, по оси ординат.отложена величина напряжения Ц импульсов, соответствующая данному моменту времени. Графики поясняют временное вэаимоположение импульсов,вырабатываемых в разных точках схемы,и их форму.Пояснение иллюстрируется на примере двух сдучайных отрицательный импульсов с различной амплитудой и длительностью, следующих один за другим,На фиг. 2 приняты следующие обозначения: а - импульсы на входной шине 1; Б - импульсы на выходе усилителя-ограничителя 2; В - импульсы навыходе дифференцирующей цепи 3;импульсы на выходе формирователя 4импульсов привязки; д - импульсы навыходной шине, зафиксированные науровне; е - импульсы на выходной шине при значительных ошибках фиксацииуровня.Фиксатор уровня работает следующим образом.Случайные отрицательные импульсыд с различной амплитудоЙ и длительностью и 7 подаются с входа навыход фиксатора уррвня через конденсатор 7 и истоковый повторитель 15,а также на вход усилителя-ограничителя 2, на выходе которого образуются прямоугольные импульсы (фиг. 2 Б )с длительностью и Т и с нормированной амплитудой О которые далеедифференцируются дифференцирующейцепью 3, образуя на выходе дифференцирующей цепи 3 две пары короткихразнополярных импульсов (фиг. 2 8),соответствующие фронту и спаду прямоугольных импульсов (фиг. 2 Г), Приэтом импульсы (фиг. 2 в), соответствующие спаду прямоугольных импульсов(фиг. 2), по времени совпадают сокончанием случайных импульсовпосредством высокоомного.переменного резистора 15. Для устранения динамических помех по окончании первоначальной установки низкоомного и высокоомного делителя на выводы управления микросборки подаетсяпоследовательность прямоугольных импульсов постоянной длительности,максимальной величины из заданногодиапазона длительностей импульсовсигнала со скважностью 2, и ниэкоомным переменным резистором 11уточняется установка Ц на выходеистокового повторителя 15,Таким образом, ниэкоомный переменный резистор 11 служит для установки величины У в статике и дионамике в моменты действия импульсовпривязки (фиг. 2 ъ), Высокоомныйпеременный резистор 14 предназначен для установки величины Бо фиксации уровня напряжения, в статикевключен все время. Предлагаемая схема обеспечивает работу с малымиошибками Фиксации уровня потому,что удовлетворяет следующим противоречивым условиям, присущим всемсхемам фиксации уровня.Первое условие - в момент прохож"дения сигнала конденсатор 7 долженминимально заряжаться, т.е. сопротивление цепи заряда схемы должнобыть бесконечно большим. Это обеспечивается большой велччиной сопротивления высокоомного делителя 12,большой величиной входного сопротив"ления истокового повторителя 15.В момент прохождения сигнала черезконденсатор 7 транзисторные ключи 5и 8 закрыты и имеют большое сопротивление. Таким образом, созданыусловия минимального подзаряда дП 30 конденсатора 7 за счет максимального значения постоянной времени заряда конденсатора 7 за время прохождения сигнала.В интервалы времени отсутствия сигнала сопротивление цепи разряда конденсатора 7 должно стремиться к нулю. Это реализовано малым сопротивлением низкоомного делителя и малым сопротивлением открытых транзисторных ключей 5 и 8. Таким образом, созданы условияминимального значения постояннойвремени разряда конденсатора 7 завремя включения транзисторных клю 3 1182646(фиг. 2 а) и являются импульсами запуска для формирователя 4 импульсовпривязки, который формирует прямоугольные импульсы привязки (фиг. 2),поступающие на выводы управления 5транзисторных ключей 5 и 8 и открывающие их в промежутках между случайными импульсами (Фиг. 2 Ф),Открытые ключи 5 и 8 подключаютк выходной обкладке конденсатора 7 10среднюю точку (Н) ниэкоомного делителя, состоящего из сопротивления К6открытого транзисторного ключа 5 инизкоомиого переменного резистора 11(нижнее плечо низкоомного делителя), 15сопротивления К открытого транзисторного ключа 8 и сопротивления низкоомного резистора 10 (верхнее плечо низкоомного делителя) на времядлительности импульса привязки 20(фиг. 2). В результате этого на выходной обкладке конденсатора 7 и навыходе истокового повторителя 15фиксируется уровень напряжения По(фиг. 2 д), который задается соотношением плеч указанного низкоомногоделителя на время действия длительности импульса привязки (фиг. 2 ъ),Первоначальная установка У осуоществляется при открытых ключах 5 и8 без входного сигналаПо окончании действия импульсапривязки (фиг. 2 ъ) транзисторные ключи 5 и 8 закрываются, сопротивлениенизкоомного делителя становится бесконечно большим (на порядок величинбольше, чем сопротивление высокоомного делителя 12) и на выходной обкладке конденсатора 7 устанавливается напряжение (уровень фиксации), 40определяемое в промежутке временимежду импульсами привязки потенциалом средней точки (,к) высокоомногоделителя 12, который при первоначальной настройке схемы устанавливается в точности равным Ур (фиг. 2 д),Истоковый повторитель 15 имеет бесконечно большое входное сопротивление и служит для развязки выхода схемы фиксатора уровня с последующей 50нагрузкой. Таким образом, на выходной обкладке конденсатора 7 и на выходе истокового повторителя 15 всевремя подцерживается напряжениеуровня фиксации 0 О. Первоначальная 55установка высокоомного делителя осуществляется при закрытых ключах 5и 8 и при отсутствии сигнала (фиг.2 м)чей 5 и 8 посредством импульса привязки (фиг. 22).Второе условие - постоянствопотенциала на выходной обкладкеконденсатора 7 в моменты включенияи выключения транзисторных ключей.Это условие выполняется за счетсочетания двух делителей, обеспечивающих как первое условие, так ивторое,Переменные резисторы И и 14 устанавливаются так, чтобы в любой момент времени на правой обкладкеконденсатора 7 был потенциал ЦВыполнение второго условия реализуется эа счет наличия делителей, которые позволяют устанавливать неизменный потенциал У, что приводитк уменьшению ошибки фиксации уровня.Достижение поставленной цели обеспечивается выполнением двух условийв совокупности.В динамике схема работает следующим образом,При прохождении импульса (фиг, 2 а)конденсатор 7 заряжается в основном через высокоомный делитель 12 и наего выходной обкладке уровень напряжения изменится на ЛО относительноуровня фиксации Бр. После прохожденияимпульса (фиг. 2 о) через конденсатор 7 вырабатывается импульс привязки"(фиг, 2), открывающий транзисторные ключи 5 и 8, обеспечивая низ О коомную цепь разряда с малой постоянной времени для уравнительных токов,снимающих потенциал Ю с правой обкладки конденсатора и возвращающихсхему в сбалансированное состояние 15 с прежним напряжением уровня фиксации Ц на правой обкладке конденсатора 7.По окончании действия импульсапривязки (фиг. 2 а) Пв удерживается 20 высокоомным делителем 12 до приходаследующего импульса (фиг.2 а). Таким образом, предлагаемый фиксатор уровня обеспечивает уменьшение 25 ошибки фиксации уровня при изменениидлительности импульсов в широких пределах.1182646 г. Составитель Н. МаркиРедактор Ю. Середа Техред О.Неце Луговая Корректо Заказ ом о а илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,18/54 Тираж 871 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушс