DE2058270A1 - Schaltungsanordnung fuer einen Scheitelwertdetektor - Google Patents

Description

Dr. O Dittmann K. L Schiff Dr. A. ν. Füner Dipl. Ing. P. Strehl 2058270

PatuMtari-.välte DA-6988

ö München 9O₁ Mariahilfpia-iz 2 & 3, Telefon 45 40.43

Beschreibung
zu der

Patentanmeldung

Polska Akademia Nauk Zak^ad Doswiadczalny

Budowy Aparatury Naukowej UNIPAN

Warschau/Polen,

ul. Krajowej Rady Narodowej 51/53

betreffend

Schaltungsanordnung für einen Scheitelwertdetektor.

(Priorität: 1. Dezember 1969 - Polen - P-137 240)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen Scheitelwertdetektor zur Scheitelwertmessung von Impulssignalen in einem breiten Frequenz- und Impulsdauerbereich, welche eine sehr gute Genauigkeit und Linearität der Umsetzung der Amplitude der Eingangsimpulse in quasikonstante Spannungen und eine Messung sehr kleiner Signale ermöglicht.

Es sind bereits verschiedene Anordnungen zur Messung der Amplitude von Impulsen bekannt, deren Arbeitsweise auf einem der nachstehenden Arbeitsprinzipien beruht j auf der Umsetzung der Amplituden der Eingangsimpulse in .quasikonstante Spannungen,

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der Umsetzimg der Amplituden in proportionale Zeitintervalle, der Messung der Amplituden mittels oszilloskopischer Methoden oder der Messung der Amplitude mittels eines ballistischen GaI-vanometers oder Flussmessers.

Das erste der drei erwähnten Arbeitsprinzipien weist jedoch eine Anzahl von nachteiligen Eigenschaften auf, z.B. eine grosse Abhängigkeit der Messresultate von anderen Parametern als der Amplitude, wie der Impulsdauer und der Wiederholungsfrequenz. Ferner ist es schwierig, eine genügende Arbeitsgenauigkeit zu erreichen, und unmöglich, Signale mit einer Amplitude von., weniger als 1V zu messen.

Alle obenerwähnten Methoden erfordern kostspielige Geräte und sehr komplizierte und grosse Schaltanordnungen, was ihre Anwendung bedeutend begrenzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Umsetzung der Amplitude in eine quasikonstante Spannung zu schaffen, bei der man am Ausgang der Anordnung eine konstante Spannung erhält, welche dem Wert der Amplituden der Eingangsimpulse entspricht, wobei gleichzeitig die Nachteile bekannter Schaltungen vermieden werden sollen.

Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine volle Gegenkopplung mit grosser Schleifenverstärkung enthält, wobei die Kopplung nur während der Impulsdauer dynamisch wirkt, und dass

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in der Schleife ein Kondensator vorgesehen ist, welcher eine Ladung speichert, die der Amplitude des Eingstngsimpulses proportional ist.

Die erfindungsgemässe Massanordnung ermöglicht die Messung sehr kleiner Impulse, besitzt eine gute Linearität im gesamten Arbeitsbereich und bietet eine gute Umsetzung der Amplitude der Impulse in eine konstante Spannung unabhängig von der Temperatur und der Wiederholungsfrequenz und der Impulsdauer der gemessenen Impulse.

Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild der Scheitelwert-Messschaltung;

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Prinzipschaltung der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Abart des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1, die ein Blockschaltbild des Verfahrens der Scheitelwertmessung darstellt, erscheint am Ausgang eines Summationsgliedes ein Fehlersignal Δ U. Das verstärkte Fehlersignal steuert eine Stromquelle, welche einen Kondensator mit

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Gleichstrom lädt. Die Ausgangsspannung des Kondensators wird mit dem Eingangssignal im Punkt A verglichen. Der Verstärker hat einen Amplitudengang, welcher die Verstärkung von Signalen einfacher Polarisation ermöglicht. Dies bedeutet, dass im Falle der Änderung des Vorzeichens des Fehlersignals am Ausgang des Verstärkers kein Signal erscheint und die Stromquelle keinen Strom liefert.

f Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Anwendung des dargestellten Verfahrens. Der Detektor nach Fig. 2 spricht auf ne-... gative und positive Impulse in Abhängigkeit von der Lage von Umschaltern 18, 19, 20, 21 an. Bei der Lage der Umschalter 18, 19,20,21 welche auf Fig. 2 dargestellt ist, reagiert die Anordnung auf negative Impulse.

Bis zum Auftreten des ersten negativen Impulses leiten die Transistoren 2 und 3 die gleichen Stromstärken und halten die Transistoren 8 und 9 in einem Zustand der nahe dem Sperrzustand liegt.

Beim Auftreten eines Impulses mit einer negativen Amplitude im Punkt A wird der Transistor 2 gesperrt und der Strom, welcher durch diesen Transistor geflossen ist, wird durch den Transistor 3 zur Basis des Transistors 8 geleitet, wodurch durch den Kondensator 10 ein Strom der Grosse I = Z8 . Z9 I_c0 fliesst.

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Hierbei sind I_ - der durch den Kondensator fliessende

^c Strom

I - der Anlaufstrom des Transistorkollektors

Z8, Z9 - die Stromverstärkung der Transistoren 8 und 9.

Dieser Strom lädt den Kondensator in der Zeit τ bis zum Werte

¹C *^{T 1}C

U = 2 - _£ Z8 Z9

Der Strom fliesst durch den Kondensator 10 oder 11 solange, bis seine Spannung den Wert der Amplitude des Eingangsimpulses erreicht. Diese Spannung wird über eine Folgerstufe mit einem Feldeffekttransistor 17 der Basis des Transistors 3 zugeführt. Hierdurch werden die Ströme der Transistoren 2 und 3 einander gleich, wodurch das Laden des Kondensators unterbrochen wird.

Beim Abklingen des Eingangsimpulses erhält die Basis des Transistors 2 ein Nullpotential und der Gesamtstrom des Transistors 3 fliesst dann durch den Transistor 2, die Transistoren 2, 8, 9 aber werden gesperrt. Hieraus folgt, dass der Kondensator sich durch den Ableitungsstrom Iqtjq des Transistors 9 und durch den AbIeitungsstrom I der Gatter des Transistors 17 entladen kann. Im Temperaturbereich unter 100 C betragen diese Ströme in guten Siliziumhalbleiterelementen einige nA, sodass sich der Kondensator 10 stetig auf

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^entlädt· 109824/1194

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Im Falle eines zu grossen Ladungsverlustes wird der Kondensator 10 beim folgenden Impuls mit negativer Amplitude
nachgeladen. Der Transformator 16 und die Widerstände 13, 14, 15 bilden die Stromquelle der Transistoren 2 und 3, wodurch
der Sperrpunkt des Transistors eindeutig bestimmt und der Einfluss der Speisespannung auf den Arbeitsgang des Detektors vermindert wird. Die Diode 6 schützt den Transistor, welcher während den Impulsabständen leitend ist, damit er den Sättigungszustand nicht erreichen kann. Die Umschalter 18, 19, 20, 21
dienen zur Durchführung von Umschaltungen in der Anordnung in Abhängigkeit von der Polarität der Eingangsimpulse. Der Widerstand 12 und Stromquellenwiderstand Rg sind Elemente des Summationsgliedes.

Patentansprüche

10 9 8 2 4/1

Claims (2)

205o27ü PatentansOrüche

1. Schaltungsanordnung für Scheitelwertdetektoren, g e ■ kennzeichnet durch Transistoren (2,3), welche als Vergleichsanordnung dienen durch einen Transistor (8), welcher als Verstärker arbeitet, durch einen Transistor (9), der als Stromquelle wirkt, die einen Kondensator (10) oder (11) lädt, durch einen Transistor (17), der als Impedanzwandler arbeitet, .und durch eine Rückkopplungsschleife vom Ausgang des Transistors (17) ζην Basis des Transistors (3), die einen Widerstand (12) enthält.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Summationsglied Widerstandselemente (12) und einen Quellwiderstand (Rg) enthält, an dessen Ausgang ein Signal abgegeben wird, dessen Absolutwert dem Scheitelwert des gemessenen Impulses gleicht, jedoch eine geänderte Polarität besitzt.

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