Широкополосный стробоскопический преобразователь

(1Т,.ИЯЛИ(; ,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Об Ю ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬС(56) Авторское свидетельство СССР В 1250962, кл. С 01 К 13/34, 1986. (54) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ,ЯО 1437782 быть использовано в стробоскопических осциллографах. Цель изобретенияповышение точности преобразованиясигналов. При наличии запусканяцегоимпульса на клемме 32 синхронизациигенератор 7 стробимпульсов вырабатывает два симметричных разнополярныхимпульса, открывая ключ 2. Конденсатор блока памяти (БП) 3 заряжаетсяв момент действия стробимпульсов донапряжения входного сигнала. Напряжение БП 3 через развязывающий резис1137782 тор 5 подводится к входу буферногоусилителя БУ) 5. Коэффициенты передачи БУ 5 и депителя 8 напряженитвыбрЯны так что напряже.Гяя на гита. -юших входах 17 и 18 БУ 5 в точностиповторяют изменение напряжения нятретьем входе БУ 5. Нозтсму готер,зярядя через в 5 Однье е 5 ти Б",г 5нет, НапрЯжение с выхода БУ з черезмасштабный блох 5,МБ) 38 подводитсяк средней точке готен 5 Лохетра 37 ннапряжение на аноде и катоде вентилей 35 и 36 соответственно изменяетСЯ На ВЕЛИЧИНУ, ПРОПОРЦИ;НгЬН,гЮВЕЛИЧИНЕ НЯПРЯ гЕНИЯ ЗагггР,свиотв Б 3 Если величина коз 1 гби,"5 ентапеРицачи К в) МБ;8 вьбг)ана гз УслоИзобретение относится к аиульс -ной и измеритепьной тех.в:к н можетбыть использовано для измерения мгновенных значений напряжещй широкопоЛОСНЫХ И ИМПУЛЬСНЫХ С 5 Г:-Я.ГОВ, .-г ЧаСГ=:ности, в стробоскопических освипггографах.Цель изобретения - повышение точ-.ности преобразования устройства зя счетисключения потери части заряда конденсатором памяти через паразитныеемкости диодов ключа.На фиг. 1 приведена структурнаясхема преобразователя; на фиг 2эквивалентная схема входной части 15преобразователя без компеяся 1",.ю емкости токов 752 и 724; на Фигзквивяпентная схема входной частпреобразователя с компенсапией емкостных токов ".22 и 734, 2 Э.5 СТРОЙСТВО С ОДЕРЖИТ ВХг.ГНУЮ КЛ ЕИ"му 1, четырехдиодчый мостовой ключ 2, блок 3 памяти развязываю;гий резнс-тор Ьбу)ерньВф Усил.".тень 5выходную клемму 6 ГенерЯтОО 7 строб-им пульсов де.питель 8 напр,ен:я, перв й дрффег,енпал. чьт огсряптонгьпг усилитель 9 первый резистор 0 обратной связи, первый масш:Ябный р - зистор 1первый игточнг 12 п;гга" 31 ющего напрягеи 5 я вто 5 ОЙ диййарен" ЦЯЛЬНЬй ОПЕОЯ Веочншй го Агггг згЬ 1 Ч вия К . К: 1 где К - козЬфииЕвгт ПЕрЕдяЧИ 5 ГУ 5 ТО ИЗМЕНЕНИЕ Запирапщих напряжений на входах ключа2 будут рЯвны напряжежю, заполненому в БН 3 т е нс бупе 1 измененияЕ 5 эгЕКТРОДНЬВ НЯПРЯжЕНИй В ДИОДаХкпючя 2 а следовательно, и напряжения на выходе БП 3 за счет перераспределения с емкостями диодов. Введение в устройство ИБ 38 генераторов36, 35 постоянного тока, двух вентилей 35, 36, потенпиометра 37 позволяет устранить изменение напряженияна накопительном конденсаторе БП 3осп е Ок О нгания стр Об-импульса что. вспичивает точность преобразованиявходного сигнала, 3 ил,второй резистор 1 ч обратной связи,второй масштабный резистор 15, второйисточник 16 питающего напряжения,первь 17 и второй 18 питающие входыб . первого уси.-:Теля, инвертирующиевходы 19 и 20 пег 5 вого 9 и второго 13отеряпионных усилигелей, неинвертируюпие входы 2 и 22 второго 13 ипервого 9 операионных усилителей,выходы 23 и 21 первого 9 и второго13 операционных усилителей, выход 25буферного усилителя, выходной зажим26 делителя, выходной зажим 27 генератора строб-импульсов отрицательнойполярности, первый 28 и второй 29упгявляющие входы четырехдиодногомостОвого ключавход 30 буфеп ногоусилителя. выходной зажим 31 генератора строб-импульсов положительной- .Опярности, клемму 32 синхронизации,генератор 33 пос оянного тока поло;,;гт; явной полярности, генератор 34постояного тока отрицательной полярности первый 35 и второй ЗО вентили,составленные из Мпоследовательно включенных вводов, готениометп 37 имасштабный блок 38ВходнЯя клемма 1 подключена к входу четьрехдиодного мостового ключа 2,соединенного выходом с входом блока 3ПямягР ВЬХОд блОКя 3 в ,.яис," И гОЕГЧр, дерез Оя р г гвггггг,ггг ре . ,г тл, Л51 О 15 20 25 55 с входом 30 буферного усилителя 5,Выход 25 буферного усилителя 5 подключен к выходной клемме 6 и входуделителя 8 напряжения. Выходной зажим 26 делителя 8 подключен к соеди-.ненным вместе неинвертирующим входам21 и 22 дифференциальных операционных усилителей 9 и 13. Выходы 23 и24 усилителей 9 и 13 подключены соответственно к питающим входам 17и 18 буферного усилителя 5. Инвертирующий вход 19 усйлителя 9 подключенчерез масштабный резистор 11 к источнику 12 питающего напряжения и черезрезистор 10 обратной связи к выходу23 операционного усилителя 9. Инвертирующий вход 20 усилителя 13 подключен через масштабный резистор 15 кисточнику 16 питающего напряжения16 и через резистор 14 обратной связи к выходу 24 усилителя 13, Выходной зажим 27 генератора 7 строб-импульса отрицательной полярности подключен к управляющему входу 28 четырехдиодного мостового ключа 2 и выходу генератора 33 постоянного токаположительной полярности. Выходнойзажим 31 генератора 7 строб-импульса положительной полярности подключен к управляющему входу 29 четырехдиодного мостового ключа и выходугенератора 34 постоянного тока отрицательной полярности. Анод первоговентиля 35 подключен к выходу генератора 33 постоянного тока положительной полярности, катод второговентиля 36 подключен "к генератору 34 постоянного тока отрицательнои полярности. Катод первого 35 и анод второго 36 вентилей подключены соответственно к двум крайним зажимам потенциометра 37, средний зажим которого через масштабное устройство 38 подключен к выходной клемме 6.Устройство работает следующим образом.В исходном режиме при отсутствии импульса управления на клемме 32 синхронизации ключ 2 закрыт, посколькуна его управляющие входы 28 и 29 поданы запирающие постоянные напряжения, образованные протеканием прямых токов через вентили 35 и 36 от генераторов 33 и 34 токов, Величина каждого из этих запирающих напряжений равна падению прямого напряжения на И последовательно включенных диодах и соответствующей части потен 30 35 40 45 50 циометра 37, включенной между егокрайним и средним зажимом. Напряжение на конденсаторе блока 3 памятии входе 30 и выходе 25 буферногоусилителя и выходной клемме 6 равнонулю, Напряжения на выходе масштабного блока 38 и среднем зажиме потенциометра 37 также равны нулю. Приналичии запускающего импульса наклемме 32 синхронизации генератор 7строб-импульсов вырабатывает на своих выходных зажимах 27 и 3 1 два симметричных разнополярных импульса,которые, воздействуя на управляющиевходы 28 и 29 ключа 2, открывают его.В результате конденсатор блока 3 памяти заряжается в момент действия строб-импульсов до напряжения входного сигнала входной клеммы 1. Послеокончания действия строб-импульсовнапряжение блока 3 памяти через развязывающий резистор 4 подводитсяк входу 30 буферного усилителя. Коэффициенты передачи буферного усилителя и делителя 8 выбраны так, что напряжения на питающих входах 17 и 18буферного усилителя в точности повторяют изменения на входе 30 буферногоусилителя. Поэтому потерь зарядачерез входные. емкости буферного усилителя 5 нет. Напряжение с выхода 25буферного усилителя, пропорциональноенапряжению на входе 30, через масштаб ный блок 38 подводится к средней точке потенциометра 37, В результатеэтого напряжение на аноде вентиля 35и катоде вентичя 36 и, следовательно,запирающие напряжения на управляющихвходах 28 и 29 ключа 2 изменяются навеличину, пропорциональную величиненапряжения, запомненного на конденсаторе блока 3 памяти. Если величинакоэффициента передачи К масштабного блока 38 выбрана из условия Кщх К= 1, (где К - коэффициент передачи буферного усилителя 5), то изменение запирающих напряжений на управляющих входах 28 и 29 ключа 2 точноравны напряжению, запомненному наконденсаторе блока 3 памяти. Приэтом изменение межэлектродных напряжений на диодах 702 и 7 Э 4 закрытогоключа 2 равно нулю и, следовательно,потерь заряда накопительным конденсатором блока 3 памяти за счет перераспределения с емкостями этих диодов нет. Таким образом, напряжениена накопительном конденсаторе не из г 437782меняется по сравнению с уровнем, запомненным на нем при стробировании.и не зависит от нестабильности и нелинейности емкостей диодов ключа также, как и от емкостей транзисторовбуферного усилителя, что увеличиваетточность преобразования,Лля доказательства эого на фиг.2приведена эквивалентная схема входной части преобразователя, справедливая для моментов времени сразу послеокончания действия строб-импульсовбез компенсации емкостных токов Ч 02,ЧМ и в этой схеме емкостные токи 1 Вчерез резистор 4 и вход 3 О буферногоусилителя 5 не учитываются из-за ихотсутствия в известном ус.ройствеЗакрытые диоды ЧП 2 и Л)4 ключа 2заменены конденсаторами С г и С 4, 2,3равнымн по величине барьерной емкостидиодов. Запирающие постоянныенапряжения на управлявших входах 28 и 29ключа 2 обозначены через Е и ЕЕсли считать,что к моменту окончаниястроб-импульсов напряжение на конденсаторе блока пямяти точно равно напряжению входного сигнала Чьприсутствующе.гона входной клемме 1, а прямое падениенапряжения на открытых строб-импульсами диодах Ч 02 и Л)4 составляет соответственно Ц, и 04, то исхопяиз закона Кирхгофа можно записатьПЮ 2 чв 4 ШНС -С -- =С -Йс " Й 1: "дс35Сг Ь У С 4 ЫАю 4 СВБ (1)где значком Ь обозначено соответствующее изменение напряжения между значением, имевшим место к концу действия строб "импульсов и значением, установившемся после их оконча" ния,1При этомцн ьх (1 н еЫ= П,г. (Егз Цнц) г(где У - напряжение, установившеесяй) Я на конденсаторе блока памяти после окончания строб-импульсов.Это напряжение находят из совместного решения приведенных уравненийВ полученном выражении второй и третий член ие зависят от входного сигнала, поэтому их влияние на результат измерения может быть учтено путем калибровки схемы (установки нуля) изменением Ег или Е з . Кроме.ф гз того, в симметричной схеме,городы ключа 2 идеетичиы (П,г = БР 4 3 С2С), а напряжения смещения равны по величине и противоположных по знаку Егз-Ега, Поэтому во всех спучаях можно приближенно считать П: ПСи С+С +С 4(3) Напряжение иа конденсаторе памяти, а следовательно, и выходное напряжение преобразователя ие равно напряжению сигнала и зависит от величин емкостей диодов и емкости памяти, Эти емкости подверженытемпературным и временным изменениям. Кроме то" го, величина емкостей диодов непосто" янна и зависит от напряжения на диоде, а следовательно, от величины напряжения сигнала 0 . В силу этого выходное напряжение преобразователя нестабильно во времени при изменении температуры и нелинейно зависит от уровня входного сигнала, что снижает точность преобразования .На фиг. 3 приведена эквивалентная схема входной части преобразователя с компенсацией емкостных токов ЧП 2 и Ч 04, справедливая для моментов времени после окончания строб-импульсов, Она идентична схеме фиг, 2, в которои последовательно с исходнь. ми запирающими напряжениями Е и Е введены напряжения, поступающие с выхода 25 буферного усилителя 5 через масштабный блок 38.Выражение, определяющее напряжение иа накопительном конденсаторе, можно найти из выражения (2), если в нем произвести замену+ Г те. Пнч = 11 вТаким образом, напряжение на конденсаторе блока памяти, а следовательно, и выходное напряжение преобразователя точно равно входному капряжению и не зависит от величины емкостей диодов ключа и буферного усилителя, их нелинейности и нестабильности, в результате чего повышаетсяформула из обретенияШирокополосный стробоскопический преобразователь по авт. св, Р 1250962,.е. гг Ф:-;.1 с 2 й у,е" УTа Фр Б,.,у; евский КОторА. Обруч актор Л,инская Заказ 5889/ч 5 772ного коми-ета ССГений и Открытий Тираж Осударствелам изобре ква, Ж,одпис 0113035,лцская каб., д,Г, .ЛГОфДД ПРОЕК 1 ролзводствекно-полиграфическое предприяти С учетом лпи об идентичности7143 778нятых ранее допущенийэпементов получим отличающийся тем, что,с пел. ю покышекия точности преобразования, в него введены масштабныйблок Генераторы постояннОГО токаположительно. и отрицательной полярностей два Бентиля 1 содержащих по Мпоследовательно включенных диодов,и потенциометр, крайние выводы которого соединены соответственно с катодом первого; анодом второго вентилей, а средний вывод - с выходоммасштабного блока, соециненного входом с выходной клеммой, причем анодпервого вентиля соединен с выходомгенератора постоянного тока положительной полярности и выходом генератора строб-импульсов отрицательнойполярности, а катод второго вентилясо=.нкен с выходом генератора постоянно-, а тока отрицательной полярностии выходом генегатора строб-и 2 птульсавположительной пачярности.