SU1700750A1 - Commutator with output voltage inversion - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике, и может быть использовано в приемо-усили- тельных устройствах в цеп х обработки и коммутации пол рности импульсных напр жений сигнала, следующих через относительно короткий интервал времени на фоне шумовой помехи. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем совмещени  функции коммутатора и интегратора с обеспечением при этом относительно высокой скорости установки начальных условий после прекращени  воздействи  входного напр жени  сигнала . Коммутатор переменой пол рности выходного напр жени  содержит операционный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через первый и второй резисторы соединены с входом устройства, а между неинвертирующим входом операционного усилител  и общим проводом включен канал сток-исток полевого транзистора. Дополнительно введены полевой транзистор, RC-фильтр нижних частот и операционный усилитель с коммутируемой отрицательной обратной св зью на диоде. Неинвертирующий вход дополнительного операционного усилител  соединен с входом устройства, инвертирующий - с выходом источника опорного напр жени , а его выход соединен с затвором полевого транзистора , при этом точка соединени  затвора дополнительного полевого транзистора и выхода фильтра нижних частот  вл етс  вы- ходом устройства. Параллельно резистору RC-цепи фильтра нижних частот включен диод. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. С/ сThe invention relates to radio engineering, and can be used in receiving-amplifying devices in the processing and switching circuits of a signal impulse voltage following through a relatively short time interval against the background of noise interference. The purpose of the invention is to expand the functional capabilities of the device by combining the functions of the switch and integrator while ensuring a relatively high speed of setting the initial conditions after the termination of the input voltage of the signal. The switch of the polarity of the output voltage contains an operational amplifier, the non-inverting and inverting inputs of which are connected to the device through the first and second resistors, and the drain-source channel of the field-effect transistor is connected between the non-inverting input of the operational amplifier and the common wire. Additionally, a field-effect transistor, an RC low-pass filter and an operational amplifier with switched negative feedback on the diode were introduced. The non-inverting input of the additional operational amplifier is connected to the input of the device, the inverting input is connected to the output of the reference voltage source, and its output is connected to the gate of the field-effect transistor, and the connection point of the gate of the additional field-effect transistor and the output of the lowpass filter is the output of the device. A diode is connected in parallel with the resistor of the low-pass filter's RC circuit. 1 hp f-ly, 2 ill. C / s

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в приемоусили- тельных устройствах в цел х обработки и коммутации пол рности импульсных напр жений сигнала, следующих через относительно короткий интервал времени на фоне шумовой помехи.The invention relates to radio engineering and can be used in receiving amplifiers for the purpose of processing and switching the polarity of pulsed signal voltages following a relatively short time interval against the background of noise interference.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и сокращение времени установки начальных условий.The purpose of the invention is to expand the functionality and reduce the installation time of the initial conditions.

На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема коммутатора с переменой знака выходного напр жени ; наFIG. Figure 1 shows the electrical circuit diagram of a switch with a change in the sign of the output voltage; on

фиг. 2 - эпюры напр жений в основных точках схемы.FIG. 2 - stress diagrams at the main points of the circuit.

Коммутатор с переменой знака выходного напр жени  содержит операционный усилитель 1, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через резисторы 2 и 3 соединены с входом 4 устройства.A switch with a change in the sign of the output voltage contains an operational amplifier 1, the non-inverting and inverting inputs of which through resistors 2 and 3 are connected to the input 4 of the device.

Между неинвертирующим входом операционного усилител  1 и общим проводом включен сток-исток полевого транзистора 5. Выход дополнительного операционного усилител  6 через диод 7 соединен с затвором полевого транзистора 5. Неинвертирух СBetween the non-inverting input of the operational amplifier 1 and the common wire, the drain-source of the field-effect transistor 5 is turned on. The output of the additional operational amplifier 6 is connected via a diode 7 to the gate of the field-effect transistor 5. Non-inverter C

сwith

VV

CJCJ

сwith

ющий вход дополнительного операционного усилител  6 соединен с входом устройства 4, а его инвертирующий вход через резисторы 8 и 9 соединен с источником опорного напр жени  (Uonop) и через резистор 10 - с общим проводом.The additional input of the additional operational amplifier 6 is connected to the input of the device 4, and its inverting input is connected via a resistor 8 and 9 to a voltage source (Uonop) and through a resistor 10 to a common wire.

Между входом дополнительного операционного усилител  6 и его инвертирующим входом включен диод 11.A diode 11 is connected between the input of the additional operational amplifier 6 and its inverting input.

Дополнительный полевой транзистор 12 вкл/очен между инвертирующим входом операционного усилител  1 и общим проводом . Затвор полевого транзистора 12 соединен с выходом 13 устройства и через параллельно соединенные резистор 14 и диод 15-с выходом операционного усилител  1. Между выходом устройства 13 и общим проводом включен накопительный конденсатор 16 фильтра 17 частот.An additional field effect transistor 12 on / off between the inverting input of the operational amplifier 1 and the common wire. The gate of the field-effect transistor 12 is connected to the output 13 of the device and through a parallel-connected resistor 14 and a diode 15 to the output of the operational amplifier 1. Between the output of the device 13 and the common wire, a storage capacitor 16 of the frequency filter 17 is turned on.

Коммутатор функционирует следующим образом.The switch operates as follows.

В момент времени ti (фиг. 2а) на вход 4 устройства поступает-напр жение импульсного сигнала USx, амплитуда которого превышает уровень опорного напр жени  (Uex Uonop). Напр жение сигнала с положительной пол рностью выдел етс  на выходе дополнительного операционного усилител  6 и прикладываетс  к диоду 11 в направлении непроводимости.At time ti (Fig. 2a), the input 4 of the device receives the voltage of the pulse signal USx, the amplitude of which exceeds the level of the reference voltage (Uex Uonop). A voltage with a positive polarity is extracted at the output of the additional operational amplifier 6 and is applied to the diode 11 in the non-conductive direction.

При запертом диоде 11 коэффициент усилени  дополнительного операционного усилител  6 возрастает до максимального значений (К0уб макс). Через открытый диод 7 выходное напр жение операционного усилител  6 поступает на затвор полевого тран- зистора 5 и переводит его в режим непроводимости (фиг. 2в).When the diode 11 is locked, the gain of the additional op amp 6 increases to a maximum value (K max max). Through the open diode 7, the output voltage of the operational amplifier 6 enters the gate of the field-effect transistor 5 and transfers it to the non-conductive mode (Fig. 2c).

При переводе полевого транзистора 5 в режим непроводимости, ток через резистор 2 практически не протекает и на неинвертирующий вход операционного усилител  1 амплитуда напр жени  сигнала (Uax) поступает без ослаблени . Так как с момента ti операционный усилитель 1 функционирует в режиме неинвертирующего усилител , то на его выходе (фиг. 26) выдел етс  напр жение положительной пол рности, которое переводит диод 15 в режим непроводимости . Напр жение с выхода операционного усилител  1 через резистор 14 поступает на потенциальный вывод конденсатора 16 и зар жает его с посто нной времени т Зар (фиг, 2д). т зар RC, где R - сопротивление резистора 14, С-емкость конденсатора 16.When the field-effect transistor 5 is switched to the non-conductive mode, the current through the resistor 2 practically does not flow and the non-inverting input of the operational amplifier 1 amplitude of the signal voltage (Uax) flows without attenuation. Since, since ti, the operational amplifier 1 is operating in the non-inverting amplifier mode, a positive polarity is released at its output (Fig. 26), which converts the diode 15 to the non-conducting mode. The voltage from the output of the operational amplifier 1 through the resistor 14 is supplied to the potential terminal of the capacitor 16 and charges it with a constant time t Zar (FIG. 2d). t z RC, where R is the resistance of the resistor 14, the capacitance of the capacitor 16.

Посто нна  времени интегрировани  рассчитываетс  под ожидаемую длительность коммутируемого импульсного сигналаPermanent integration time is calculated for the expected duration of the switched pulse signal.

(Гзар Тимп). Запертый диод 15 практически не вносит погрешности в т3ар..(Gzar Timp). The locked diode 15 practically does not introduce errors into m3.

По мере зар да конденсатора 16 происходит возрастание напр жени  положительной пол рности на выходе 13 устройства. Это же напр жение поступает на затвор дополнительного полевого транзистора 12 и переводит его в режим неправомерности , при этом за счет уменьшени As the capacitor 16 charges, the voltage of the positive polarity increases at the output 13 of the device. The same voltage is applied to the gate of the additional field-effect transistor 12 and translates it into the illegitimate mode, at the same time by reducing

глубины отрицательной обратной св зи операционного усилител  1 повышаетс  его коэффициент усилени  Кмаксthe depth of the negative feedback of opamp 1 increases its gain Kmax

Увых oyl5 Кмакс UBX где Уиых оу1 - напр жение на выходе операционного усилител  1.Oiw oyl5 Kmax UBX where Wuyi ou1 is the voltage at the output of the op amp 1.

После прекращени  воздействи  прироста импульсного напр жени  сигнала (момент времени ta) напр жение на затворе полевого транзистора 5 уменьшаетс  до нулевого значени , за счет возрастани  прово- димости канала сток-исток полевого транзистора 5 операционный усилитель 1 переводитс  в режим усилител -инвертора (фиг. 26).After the cessation of the impact of the pulse voltage gain (time point ta), the voltage across the gate of the field-effect transistor 5 decreases to zero, due to the increase in the channel-to-conductor conductor 5 of the field-effect transistor 5, the operational amplifier 1 is switched to the inverter mode (Fig. 26).

За счет временной задержки фильтра 17 нижних частот в течение некоторого времени после t2 дополнительный полевой транзистор 12 функционирует в режиме непроводимости, при этом цепь отрицательной обратной св зи операционного усилител  1 разомкнута.Due to the time delay of the low-pass filter 17 for some time after t2, the auxiliary field-effect transistor 12 operates in the non-conductive mode, while the negative feedback circuit of the operational amplifier 1 is open.

При наличии на входе 4 устройства посто нной составл ющей шумовой помехиIf there is a constant noise component at the input 4

Uo положительной пол рности на выходе операционного усилител  1 выдел етс  усиленное напр жение отрицательной пол рности , которое переводит диод 15 в режим проводимости через открытый переход ко торого разр жаетс  конденсатор 16 (фиг. 2г, д.A positive polarity at the output of the operational amplifier 1 releases an amplified negative polarity voltage, which converts the diode 15 to the conduction mode through an open junction of which the capacitor 16 is discharged (Fig. 2d, g)

Посто нна  времени разр да t раз конденсатора 16 Permanent discharge time t times capacitor 16

tpaaSfC (ГлрдЧб Гвых oyl),tpaaSfC (GlrdChb Guy oyl),

где гпрд15- сопротивление открытого диода 15;where gprd15 is the resistance of an open diode 15;

Гвых oyi - выходное сопротивление операционного усилител  1.Guy oyi - output impedance of the operational amplifier 1.

Так как В(гПрд15+ гвыхоу1), то , что позвол ет обеспечить обработку импульсных сигналов с посто нной времени т зар и обеспечить при этом относительно малый интервал времени установки начальных условий после прекращени  воздейст- ви  импульсного прироста входного сигнала,Since B (gPrd15 + gyuhou1), it allows us to provide processing of pulse signals with a constant time of charge and at the same time ensure a relatively short time interval for setting the initial conditions after the termination of the impact of the pulse increase of the input signal,

После завершени  разр да накопительного конденсатора 16, в момент времени t3, устройство переводитс  в исходный режим, при этом операционный усилитель 1 функционирует в режиме инвертирующего усилител  с минимальным значением коэффициента усилени  Кмин.Upon completion of the discharge of the storage capacitor 16, at time t3, the device is switched to the initial mode, while the operational amplifier 1 operates in the inverting amplifier mode with the minimum value of the gain factor Kmin.

Claims (1)

Формула изобретени  1. Коммутатор с переменной знака выходного напр жени , содержащий операционный усилитель, неинвертирующмй и инвертирующий входы которого через первый и второй резисторы соответственно со- единены с входом коммутатора, к неинвертирующему входу операционного усилител  подключен исток полевого транзистора , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , введены дополнительный полевой транзистор, фильтр нижних частот, выполненный в виде RC-цепи, вход которого подключен к выходу операционного усилител , выход - к затвору дополнительного полевого транзистора, канал сток-исток которого подключены соответственно к инвертирующему входу операционного усилител  и к общей шине, и дополнительный операционный усилитель с отрицательной обратной св зью в видеClaim 1. A switch with a variable sign of the output voltage containing an operational amplifier, the non-inverting and inverting inputs of which through the first and second resistors are respectively connected to the input of the switch, is connected to the non-inverting input of the operational amplifier by a source of the field-effect transistor, characterized in that the purpose of expanding the functionality, an additional field-effect transistor, a low-pass filter made in the form of an RC circuit, whose input is connected to the output of an operating amplifier, output - to the gate of the additional field-effect transistor, the drain-source channel of which is connected respectively to the inverting input of the operational amplifier and to the common bus, and an additional operational amplifier with negative feedback in the form диода, неинвертирующий вход дополнительного операционного усилител  соеди- нен с входом устройства, инвертирующий вход черэз резисторы - с источником опорного напр жени , а его выход соединенthe diode, the non-inverting input of the additional op amp is connected to the input of the device, the inverting input is the cherz resistors — to the source of the reference voltage, and its output is connected через диод с затвором палевого транзистора , сток которого подключен к общей шине, при этом тсчгсз соединени  затвора дополнительного полевого транзистора и -выхода фильтра нижних частотthrough the diode with the gate of the pale-yellow transistor, the drain of which is connected to the common bus, at the same time TSCCHGS connection of the gate of the additional field-effect transistor and the output of the low-pass filter  вл етс  выходом устройства.is the output of the device. 2, Коммутаторпоп. 1,отличающий .   тем, что, с целью сокращени  времени2, SwitchPop. 1, distinguishing. in order to reduce the time установки начальных условий, параллельноsetting the initial conditions in parallel резистору RC-цвпм фильтра нижних частотRC resistor lowpass filter включен диод.included diode.