Устройство фиксации уровня

(55 Н 03 К 5 И ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ми сумматора 4, выход которого соединен с выходной шиной 5, прямой канал 3 содержит повторитель 9 напряжения, вход котарога является входом прямого канала 3, параллельный канал 2 составлен из детектора 6 минимума сигнала, генератора 8 стабилизированного положительного тока,фиксирующего конденсатора 7 и повторителя 10 напряжения, причем вход детектора 6 минимума сигнала соецинен с входом параплельного канала 2, а выход - с выходом генератора 8 стабилизиоованнаго тока, одной из обкладак конденсатора 7 и входам повторителя 9 напряжения, другая обкладка фиксирующего конденсатора 7 соединена с общей шиной, г выход повторителя 9 напряженил соединен с выходом параллельного канала, выход повторителя 9 напряжения в прямом канале 3 соединен с выходом прямого канала. Устройство выделяет из входного сигнала импульсы, скорость нарастания которых превышает пороговую, и формирует их относитель 1 а задан нога уровня. 4 ил. 8 тель, транзисторные ключи, высокаомныи делитель и истакавый повторитель.Недостатками устройства являются д ограничение чувствительности порогом срабатывания усилителя - ограничителя, невозможность рабаты, если смещения пастояннога уровня входного сигнала превышают порог срабатывания усилителя-ограничителя, наличие значительных искажений палезнага сигнала из.-за работы ГОСУДАРСТВЕН.ОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Казанский государственный университет(56) Авторское свидетельство СССР М 1228242, кл, Н 03 К 5/08, 1986,Авторское свидетельство СССР М 1252928, кл. Н 03 К 5/08, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ УРОВНЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для стабилизации постоянной составляющей при амплитудном анализе импульсов, Целью изобретения является расширение области использования устройства за счет подавления относительно медленных изменений постоянной составляющей входного сигнала. Эта цель достигается тем, что в устройстве фиксации уровня, содержащем входную шину 1, соединенную с прямым 3 и параллельными 2 каналами, выходы котсрых соединены с соответствуащими входаИзобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано для стабилизации постоянной составляющей при амплитудном анализе импульсов,Известно устройство фиксации уровня, содержащее усилитель-ограничитель, формирователь импульсов привязки, два источника опорного напряжения, разделительный конденсатор, низкаомный делиРГЯгклочей, трудоемкий процесс регулировки козффциетав деления резистивных делителей.Известно таске устройство, содержащее злемегт задержки, ивертОр, кампзратар, усилитель-аграичитель, фОрмиравзтель импуе 1 ьсав привязки, транзисторный кь(ач, источник ОпоанОГО напря)к 8 ния, раздеь 1 ительный конденсатор,Недостатками устройства являются неабходимОсть фиксации Г 1 птенциала на вхОДНай ШИНЕ В ИСХапОМ СОСТОЯНИИ ограничение чувствительности порогом срабзтываниЯ компаратара, наличие импульсных помех на выходе из-за работы тазнзистарнОГО ключа,Наиболее близким к Грелзгаемаму Является устройства фиксации уровня, содержадев прЯМОЙ канал, Образованный последовательным соединением повторителя, разделительного конденсатора, элемента задержки, и параллельный канал, Образа Ванн ы Й паслеДОВзтельн ым саедин 8- нием двух диодна-резистарных цепочек и инвертирующега интегратора, причем выходы обоих каналов подключены ко входу суммирующего усилителя. Постоянныс времени заряда и разряда параллельного канала настраиваются до максималього соответствия анзлогичньм параметрам прямого 1;аналз, з линия задержки в прямом канале настраивается в соответствие с за 18 рккай сиГнала В Гзрзллельнам канаее,1 аким образом, пи поступлении импульсов на вход усройства в прямом и параллельном каналах будут происходить СМЕЩЕНИЯ ПОСТОЯННОГО УРОВНЯ, РаВНЫЕ ПО величине но пративопалкные па знаку Г 1 одавае(ые а Вход сулата "а зти смещ 8- н(5 взаимнО КОм 181 с(руатся, и на Былаи остаОтся импульсы, прошедшие ч 8 рез прямой канал, но ззфйкс 1(равзные нз зада ном уровне- едастаткаи известнога устройства являются трудаеикий процесс Г 5(едвар 1- тельнай регулировки до приведения в соответствие времязависимых параметров В прямом и параллельам каналах 1 еабхадимась применения прецизионных злементов для обеспечения стабильности зтих параметров, нескомпансираванный дрейф напряжения на выходе интегратора при изменениях постоянной составляющей вход- но а сигнала,Цель изобретения - рзсширегве обеасти использования устройства за сче 1 подавления относительна медленных изменений осоой составляющей входного сигнала,1 1 2 О 25 ЗО Дб 40 45 ;дО 55 Указана 5 цель достигается тем. что вустройстве фиксации уровня, содержащемвходиуа шину, саединеннуо с прямым ипарзллел;ным каналами, выходы которыхсоединены с соответствуюьцими входамисумматора, выход которого соединен с .ыходной шиной, при Этом прямОЙ канал содержит повториель напряжения, входкотороГО яВля 8 тся ВхОдОм паямаГО канала,параллельный канал составлен из детекторам 1 имума сигнала, генератсра стабили.ироВВННОГО паложительнОГО така, фиксиру 1 О"щ 8 ГО конденсатаа и повторит 8 лянапряжечия, причем вход детектора минимума си;нала соединен са входом параллельного канала, з выход - с выходомгенератора стабилизированного така, одной из обклздак конденсатора и входам повторителя напряжения, другая обкладкафиксирующего конденсатора соединена сОбщей шиной, а Выход повторителя нзпряженил соединен с Выходом параллельногоканала, выхо,п, повтори.еля напряжения впрямом канале соединен с выходом прямого канала,Согаставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройстВа отлиается новым составом прямого ипараллельного каналов, Б прямом канзлесодержится толька повторитель, а парзл-лельный канал состоит из детектора минимума с фиксируащим конденсаторам,генератора тока и повторителя.Использование в заявляемом устройстВе пЕТЕКТОРа МИНИМУМЗ ВХОДНОГО СИГНаЛасовместна с подклаченным к ега фиксируащему конденсатору генератора положитаЛЬ ОГО тОКа ПаЗВОЛЯЕт ВЬ:,пЕЛИтЬ ИЗВходного сигнала составляащуо с относительно малоЙ скоростьа наастания, вычитая катаруО (3 нсхаднОГО сигн-(ламожнополучить входные и:Гульсы, сформированные отнаситееьназада 15 Ого Оавн 51 напряКЕИЯ.На фиг, 1 представлена схе;,(а устройства фиксации уровня, на которой показаныВхал устООЙства 1. ГВозллельн 1 Й,: и паямай 3 каналы, сумматор 4, выход устройста б, Д 818 тоа б минимема сигнала,фИКСИРУаЦИЙ КОНДЕНСВТОР 7, ГЕНЕРатОР 8стабилизирсваннага положительного така,повторители 9 и 10,Н". фиГ, 2 показана ВременнаЯ диаГрдмма:;. ": ты устройства, причем на фиг. 2 апока -, исхадный сигнал на входе устройствагде условно изображен полезный сиг 1 ал аснавани 8 фмпуеьса) 1.13 ме,"л 8 ннанарзстзюгцем уровне с характерны: перепадом, обусловленным ди 1 ферен 11(рую 1и м и ь Й Г "1 в и е м 181 е и с и е 1, Г р о( е т и и ч е : /;г ,;15 20 25 тракта, на фиг, 2 б показано напряжение на фиксирующем конденсаторе, на фиг. 2 в - разносный сигнал на выходе устройства,На фиг. 3 показана временная диаграмма работы устройства, когда входной сигнал (фиг. За) содержит низкочастотную компоненту. На фиг, Зб показан сигнал на выходе устройства.На фиг, 4 приведена принципиальная схема устройства фиксации уровня, нд которой дополнительно к фиг. 1 показаны ОУ 10-14, транзисторы 15, 16, диод 17, конденсаторы 18 - 20, резисторы 21 - 32, источник опорного уровня напряжения Оо 33.Во время работы устройства фиксации уровня возможны двд режима. Первый режим, имеющий место в интервалах времени т 1, т 5 (фиг. 2), реализуется, когда скааасть нарастания входного сигнала меньше г орсговай скорости, т,е. скорости заряда фиксирующего конденсатора 7 генератором тока 8. В этом случае детектор минимума 6 поддерживает на конденсаторе 7 потенциал, равный потенциалу на входе устройства.Таким образом, на выходе сумматора 4 будет наблюдаться уровень напряжен: л, отличающийся ат константы суммирования .о на величину суммарного смещения в используемых ОУ Ос,; фиг. 2 в), которое имеет величину, не превьшдющую десятков милливольт, и может быть скампенсиравдно либо соответствующей коррекцией Оо, либо коррекцией смещения в любом ОУ устайства.Во второй режим устройство переходит, когда скорость нарастания входного сигнала превышает пороговое значение, определяемое скоростью заряда конденсатора 7 от генератора тока 8(интервал времени 1 з нд Фиг. 2). Время 12, затрачиваемое на переходный процесс в детекторе минимума, практически не влияет на выходной сигнал. После этого времени детектор минимума 6 уже не отслеживает входной сигнал, давая возможность конденсатору 7 заряжаться токо л генератора 8, в результате чего напряжение на этом конденсаторе растет с заданной пороговой скоростью, Тдк ка; этот нарастающий уровень напрлжения вычитается сумматором 4 из исходного сигнала, то пороговуо скорость нарастания следует выбирать на несколько порядков меньше скорости нарастания переднего фронта рабочих мпульсов, что позволит вычитать из них медленно нарастаюшую составляющую без существеннога уменьшеия их дмглитуды.Ксгдд ва времл спада входного импульса напряжение нд входе устройства станет меньше напрлжеил на фиксирующем канденсаторе 7, через некоторое время И фиг 2), составляюшее несколько десятков наносекунд, параллельный канал вновь будет отслеживать входной сигнал,За время р напряжение на конденсаторе 7 несколько превысит входное напряжение, что приведет к появлению небольшого отрицательнэга выброса на выходе устройства (фиг. 2 в), который, однако, несущественен для последующего амплитудного анализа. На фиг. 3 илластрируется работа устройства в момент перепада постоянной составляющей вход"ого сигнала, при условии,что скорость нарастания этого перепада не превьшаег пороговую скорость нарастания, обозначенную на фиг. За пунктиром, исходящим из оснований рабочих импульсов. На фиг. Зб показаны те же импульсы, зафиксиаованные на уровне Оо, задаваемом источником напряжения 33 фиг. 4).На фиг, 4 показан вариант принципиальной схемы заявляемого устройства, на которой представлены элементы, содержащиеся в функциональных блоках, показанных на фиг. 1. Транзистор 15 обеспечивает достаточную величину разряднага така кон-. денса 1 орд 7 и позволяет сократить время т 4 фи", 2). Диод 17 исключает насыщение ОУ 12 в моменты времени сз, Резистор 23 предатвращэет возможную генерацию ОУ 1 на низкой частоте. Назначение остальных элементов очевиднс.В устрайстье применены ОУ ЕР 544 УД 2 А поз. 0-14 на фиг, 4), транзисторы КТЗ 45 Б(15) и КП 103 Е 16, диод КД 521 А 17).Зксглуатдц:я залвляемого устройства вылвилд, что ано в отличие ат известного устройства аналогичного назначения, обеспечивает заданные характеристики без каких-либо регулиравок времяэависимых ,.дрдметрав. Прк этом смещения уровня фиксации апределяютсл только температурным дрейфом напряжений смещения используемых ОУ, в та время как в известном устройстве смешения уровня фиксации могут возникать также из-за смещений пастаяннога уровня входного сигнала и рассогласования еаемйзависимых пдряметрав в прямом и гдрдллельном каналах,Особенность заявляемого устройства заключается в;см, что небольшие изменения поаоговай скорости нарастания не оказывдат влияния на эффективность работы устройства, при условии что эта скорость вьбрдна оптимально. Такое устройство позволяет значительно снизить требования к используемым времязадаощим элеентдм и упростить процесс настройки и эксплуатации устраиствд.Формула изобретения Устройство фиксации уровня, содержащее входнуо шину, соединенную с прямым и параллельными каналами, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен с ВыхОднОЙ шинОЙ, при Этом прямой канал содержит повторитель напряжения, вход которого является входом прямого канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования устройства за счет подавления относительно медленных изменений постоянной составляющей входного сигнала, в параллельный канал введены детектор минимума сигнала, генератор стабилизированного положительного тока, фиксирующий ко денсатор и повторитель напряжения, причем вход де текторэ минимума сигнала соединен с входом параллельного канала, а выход - с выходом генератора стабилизированного тока, с одной из обкладок конденсатора и входом повторителя напряжения, другая об О кладка фиксирующего конденсатора соединена с общей шиной, а выход повторителя напряжения соединен с выходом параллельного канала, выход повторителя напряжения в прямом канале соединен с выходом 15 прямого канала.700157 Редактор Юрковецк оизводственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аз 4440ВНИИПИ Составитель й. галиуллинТехред М,Морггнтал Коррект Тираж Подгисноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауы.окая наб., 4/5