PL196755B1 - Detektor szczytowy - Google Patents

Abstract

Detektor szczytowy, którego wejście połączone jest z wejściem nieodwracającym komparatora, a wyjście wzmacniacza operacyjnego połączone jest z diodą prostowniczą, zaś druga końcówka diody prostowniczej połączona jest z kondensatorem zbiorczym i z elementem rozładowującym kondensator, przy czym kolektor tranzystora połączony jest poprzez rezystor czwarty z wyjściem detektora, znamienny tym, że jedna końcówka rezystora pierwszego (R1) i jedna końcówka rezystora drugiego (R2) połączone są z wejściem odwracającym komparatora (K), którego wyjście połączone jest z wejściem przerzutnika monostabilnego (PM), zaś wyjście przerzutnika monostabilnego (PM) połączone jest poprzez rezystor trzeci (R3) z bazą tranzystora (T)

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196755 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 351360 ^{(51) Int.Cl.}

G01R 19/04 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 24.12.2001 (54)

Detektor szczytowy

	(73) Uprawniony z patentu:
	Politechnika Opolska,Opole,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
30.06.2003 BUP 13/03	(72) Twórca(y) wynalazku:
	Wiesław Tarczyński,Opole,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik:
	Surmiak Wiesława, Politechnika Opolska

⁽⁵⁷⁾ Detektor szczytowy, którego wejście połączone jest z wejściem nieodwracającym komparatora, a wyjście wzmacniacza operacyjnego połączone jest z diodą prostowniczą, zaś druga końcówka diody prostowniczej połączona jest z kondensatorem zbiorczym i z elementem rozładowującym kondensator, przy czym kolektor tranzystora połączony jest poprzez rezystor czwarty z wyjściem detektora, znamienny tym, że jedna końcówka rezystora pierwszego (R1) i jedna końcówka rezystora drugiego (R2) połączone są z wejściem odwracającym komparatora (K), którego wyjście połączone jest z wejściem przerzutnika monostabilnego (PM), zaś wyjście przerzutnika monostabilnego (PM) połączone jest poprzez rezystor trzeci (R3) z bazą tranzystora (T).

PL 196 755 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest detektor szczytowy przeznaczony do zapamiętywania wartości szczytowej napięcia zmiennego i stosowany w układach demodulacji amplitudy lub w układach konwersji sygnałów sinusoidalnych na wartość skuteczną.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 151489 detektor napięcia szczytowego z kondensatorem dołączonym do źródła prądowego sterowanego przez wyjście komparatora, posiada źródło prądowe o sterowanej napięciowo wydajności, którego wejście sterujące jest połączone z wyjściem wzmacniacza sterującego mającego wejścia różnicowe. Na jedno z wejść różnicowych podaje się napięcie mierzone, a drugie wejście połączone jest z zaciskiem wyjściowym. Wejście wyłączające źródła prądowego o sterowanej napięciowo wydajności połączone jest z wyjściem komparatora.

Znany detektor szczytowy wyposażony jest we wzmacniacz operacyjny, komparator, diodę prostowniczą, kondensator zbiorczy i element rozładowujący kondensator, którym najczęściej jest rezystor połączony równolegle do kondensatora lub układ zwierający kondensator przez rezystor rozładowujący. Wejście detektora połączone jest z wejściem nieodwracającym komparatora. Wyjście wzmacniacza operacyjnego połączone jest z diodą prostowniczą, której druga końcówka połączona jest z kondensatorem zbiorczym i z wejś ciem odwracają cym wzmacniacza oraz z rezystorem czwartym będącym elementem rozładowującym.

Wadą znanych detektorów szczytowych, które zawierają komparator jest to, że wartość napięcia na wyjściu detektora nie nadąża za zmianami wartości szczytowej napięcia wejściowego, szczególnie w sytuacji, gdy wartość napięcia wejściowego maleje w stosunku do wartości poprzedniej.

Istota detektora szczytowego według wynalazku polega na tym, że jedna końcówka rezystora pierwszego i jedna końcówka rezystora drugiego połączone są z wejściem odwracającym komparatora, którego wyjście połączone jest z wejściem przerzutnika monostabilnego. Wyjście przerzutnika monostabilnego połączone jest poprzez rezystor trzeci z bazą tranzystora.

Korzystnym skutkiem stosowania detektora szczytowego według wynalazku jest to, że napięcie na kondensatorze zbiorczym, w którym jest zapamiętywana wartość szczytowa o jednej polaryzacji napięcia wejściowego nadąża za zmianami wartości szczytowej tego napięcia z niewielkim opóźnieniem zarówno w sytuacji, gdy amplituda napięcia wejściowego zarówno rośnie, jak i maleje. W detektorze można stosować duże wartości pojemności kondensatora zbiorczego, co korzystnie wpływa na stałość napięcia na wyjściu detektora w sytuacji, gdy wartość szczytowa napięcia wejściowego nie ulega zmianie. Duża wartość kondensatora zbiorczego nie spowalnia w istotny sposób procesu śledzenia wartości szczytowej napięcia wejściowego.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, objaśniony jest na rysunku, który przedstawia schemat blokowy detektora szczytowego.

Wejście We detektora szczytowego połączone jest z wejściem nieodwracającym wzmacniacza operacyjnego W i z wejściem nieodwracającym komparatora K. Wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego W połączone jest z katodą diody prostowniczej D, z jedną końcówką kondensatora zbiorczego C i z jedną końcówką rezystora pierwszego R1. Wyjście wzmacniacza W połączone jest z anodą diody prostowniczej D, której katoda połączona jest z jedną końcówką kondensatora zbiorczego C, z jedną końcówką rezystora czwartego R4, z wyjściem Wy detektora i z jedną końcówką rezystora pierwszego R1. Druga końcówka kondensatora zbiorczego C połączona jest z poziomem odniesienia. Druga końcówka rezystora pierwszego R1 połączona jest z jedną końcówką rezystora drugiego R2 i z wejściem odwracającym komparatora K. Druga końcówka rezystora drugiego R2 połączona jest z poziomem odniesienia. Wyjście komparatora K połączone jest z wejściem przerzutnika monostabilnego PM, którego wyjście połączone jest poprzez rezystor trzeci R3 z bazą tranzystora T. Kolektor tranzystora T połączony jest poprzez rezystor czwarty R4 z wyjściem Wy detektora.

Sygnał napięciowy podawany jest do wejścia We detektora, a tym samym do wejścia nieodwracającego wzmacniacza operacyjnego W i do wejścia nieodwracającego komparatora K. Jeżeli chwilowa wartość napięcia wejściowego jest większa od napięcia na kondensatorze zbiorczym C, to na wyjściu wzmacniacza operacyjnego W pojawiają się impulsy napięciowe, które poprzez diodę D doładowują kondensator C do chwili, aż napięcie na kondensatorze C zrówna się z wartością szczytową napięcia wejściowego. Przy wzroście amplitudy napięcia wejściowego, napięcie na kondensatorze C szybko nadąża za wartością szczytową napięcia wejściowego, gdyż kondensator C jest ładowany ze źródła o małej rezystancji wyjściowej, którą stanowi szeregowe połączenie rezystancji wyjściowej wzmacniacza operacyjnego W i rezystancji dynamicznej diody prostowniczej D. Napięcie z kondensaPL 196 755 B1 tora zbiorczego C podawane jest poprzez dzielnik rezystorowy, składający się z rezystorów pierwszego R1 i drugiego R2 do wejścia odwracającego komparatora K, w którym jest porównywane z chwilową wartością napięcia wejściowego. Jeżeli chwilowa wartość napięcia wejściowego na wejściu nieodwracającym komparatora K jest większa od napięcia pobieranego z dzielnika rezystorowego, co ma miejsce w sytuacji, gdy amplituda napięcia wejściowego rośnie lub jest stała, to na wyjściu tego komparatora K pojawiają się impulsy napięciowe. Impulsy te podawane są do wejścia przerzutnika monostabilnego PM, którym musi być przerzutnik, na wyjściu którego jest stały poziom logiczny, nawet jeżeli odstępy czasowe między kolejnymi impulsami są mniejsze od ustawionego czasu trwania impulsu wyjściowego. Jeżeli na wejściu przerzutnika monostabilnego PM pojawiają się impulsy, to na jego wyjściu jest stały niski poziom logiczny, który poprzez rezystor trzeci R3 podawany jest do bazy tranzystora T. W tym przypadku tranzystor T jest zatkany, co charakteryzuje się bardzo dużą rezystancją między kolektorem i emiterem, a co w konsekwencji powoduje, że kondensator C nie jest dodatkowo rozładowywany. Jeżeli stała czasowa rozładowania kondensatora C poprzez dzielnik rezystorowy, składający się z rezystorów: pierwszego R1 i drugiego R2, utworzona z szeregowo połączonymi rezystorami: pierwszym R1 i drugim R2, będzie dużo większa od odstępu czasowego między kolejnymi wartościami szczytowymi napięcia wejściowego, to napięcie na kondensatorze zbiorczym C będzie napięciem o małej zawartości tętnień. Jeżeli z kolei wartość amplitudy napięcia wejściowego zostanie zmniejszona, to na wyjściu komparatora K ustali się niski poziom logiczny i spowoduje to, że na wyjściu przerzutnika monostabilnego PM nastąpi zmiana poziomu logicznego z niskiego na wysoki i poprzez rezystor trzeci R3 spowoduje załączenie tranzystora T. Mała rezystancja wyjściowa załączonego tranzystora T w połączeniu z szeregową małą wartością rezystora czwartego R4 powoduje szybkie rozładowywanie kondensatora zbiorczego C. Proces rozładowania trwa tak długo, aż wartość napięcia na kondensatorze C osiągnie wartość mniejszą od wartości chwilowej napięcia wejściowego. Szybkie rozładowanie kondensatora C powoduje, że napięcie na wyjściu Wy detektora szybko osiąga nową mniejszą wartość szczytową napięcia wejściowego. Wartość rezystora czwartego R4 musi być tak dobrana, aby ograniczała wartość prądu rozładowania kondensatora C do poziomu bezpiecznego dla tranzystora T. Jeżeli odstęp czasowy między kolejnymi wartościami szczytowymi napięcia wejściowego o tej samej polaryzacji będzie się zmieniał w określonym przedziale od wartości minimalnej do maksymalnej, to aby układ detektora szczytowego działał poprawnie, to ustawiony czas trwania impulsu wyjściowego przerzutnika monostabilnego PM musi być większy od największego odstępu czasowego. Suma wartości rezystancji rezystorów: pierwszego R1 i drugiego R2 powinna być tak dobrana, aby w połączeniu z wartością pojemności kondensatora zbiorczego C tworzyły odpowiednio dużą stałą czasową, co powoduje uzyskanie odpowiednio małego poziomu tętnień napięcia na wyjściu Wy detektora. Wartość napięcia na wejściu nieodwracającym komparatora K otrzymana z podziału napięcia kondensatora zbiorczego C wyznacza wartość szczytową napięcia wejściowego w czasie zmniejszania amplitudy tego napięcia, od której rozpoczyna się proces przyspieszonego rozładowania kondensatora C, a tym samym proces nadążania napięcia na wyjściu Wy detektora za zmniejszaniem amplitudy napięcia podanego do wejścia We detektora szczytowego.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Detektor szczytowy, którego wejście połączone jest z wejściem nieodwracającym komparatora, a wyjście wzmacniacza operacyjnego połączone jest z diodą prostowniczą, zaś druga końcówka diody prostowniczej połączona jest z kondensatorem zbiorczym i z elementem rozładowującym kondensator, przy czym kolektor tranzystora połączony jest poprzez rezystor czwarty z wyjściem detektora, znamienny tym, że jedna końcówka rezystora pierwszego (R1) i jedna końcówka rezystora drugiego (R2) połączone są z wejściem odwracającym komparatora (K), którego wyjście połączone jest z wejściem przerzutnika monostabilnego (PM), zaś wyjście przerzutnika monostabilnego (PM) połączone jest poprzez rezystor trzeci (R3) z bazą tranzystora (T).