SU733033A1 - Аналоговое запоминающее устройство - Google Patents

Description

Изобретение относится к аналоговой технике и может быть использовано в приборах для физических и физиологических экспериментов, где требуется регистрация амплитуды и точная временная фиксация медленно изменяющихся электричес— ® ких сигналов.

Известно устройство для временной ‘фиксации сигналов, основанное на срабатывании спускового устройства в момент достижения сигналом фиксированного поро-^,0 га или на сравнении первой производной сигнала с нулевым уровнем . Однако в таких устройствах погрешность фиксации велика: в первом случае - при изменении амплитуды сигнала, во втором — ^1S иэ-за малой величины производной медленно меняющегося сигнала. Кроме того, устройство не обеспечивает измерения амплитуды сигнала.

Наиболее близким из известных по технической сущности к изобретению является аналоговое ЗУ, которое содержит операционный усилитель, связанный через диод с зарядным конденсатором, и эмит— терный повторитель с эмиттерным резистором, соединенный выходом с инвертирующим входом усилителя. Коллектор транзистора повторителя соединен с источником питания. Благодаря наличию цепи отрицательной обратной связи нелинейные свойства диода и транзистора повторителя, включенных в прямую цепь, не вносят погрешности в измерение амплитуды. В результате погрешность не превышает статической ошибки операционного усил»теля£ 2].

Однако это устройство при анализе параметров медленно изменяющихся сигналов не позволяет фиксировать момент их появления.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства за счет фиксации момента появления сигнала при точном измерении его амплитуды.

Эта цель достигается тем, что в аналоговое ЗУ содержащее операционный усилитель, выход которого через нели— нейный элемент, например диод, соединен с накопительным элементом, например с одной обкладкой конденсатора, и входом повторителя напряжения, первый вь1— ход которого соединен с одним на входов операционного усилителя, другой вход операционного усилителя соединен со входом устройства, другая обкладка конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала и элементом нагрузки повторителя напряжения, введены последователь», но соединенные компаратор, первый одно^ вибратор и ключ и второй одновибратор, вход которого соединен с выходом первого одновибратора и первым входом ключа. Выход второго одновибратора соединён со входом питания повторителя напряжения, первый выход которого соединен со -вторым входом ключа. Второй выход повторителя напряжения подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен со входом устройства.

На фиг.. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — два сигнала треугольной формы для пояснения принципа фиксации момента появления сигнала.

Устройство содержит операционный усилитель 1, нелинейный элемент 2, например диод, накопительный элемент, на—, пример конденсатор 3, повторитель напряжения, выполненный на транзисторе 4, элемент нагрузки, выполненный на потенциометре 5, компаратор 6, первый одновибратор 7, ключ 8 и второй одновибратор 9.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на вход усилителя 1 экстремального сигнала положительной полярности происходит заряд конденсато. ра 3 через нелинейный элемент 2. После прохождения сигнала через максимум напряжение на выходе повторителя 4 равно амплитуде сигнала, благодаря отрицательной обратной связи по цепи: эмиттер транзистора 4 — вход усилителя 1. Часть сК- амплитуды сигнала, зафиксированной на выходе повторителя 4, с выхода потенциометра 5 поступает на один вход компаратора 6 для сравнения с убывающим входным сигналом, поданным на второй вход компаратора. В момент равенства этих величин на выходе компаратора 6 появляется фиксационный импульс, который запускает одновибратор 7, импульс на выходе которого открывает ключ 8 для передачи амплитудного значения сигнала на выход устройства — к регистратору, После возврата одновибратора 7 в исходное состояние ключ 8 закрывается, а задний фронт импульса этого одновибратора запускает второй одновибратор 9. При этом коллектор транзистора 4 на время выдержки одновибратора 9 оказывается под нулевым потенциалом. В результате конденсатор 3 разряжается через базовый переход транзистора 4, и схема оказывается подготовленной к восприятию следующего импульса входного сигнала.

На фиг. 2 показаны два входных сигнала треугольной формы с амплитудами Um_A и Ufp , Из попарного подобия треугольников _и двс_г-т>_гс_аЕ_г (где уровни и определяют пороги срабатывания схемы, составляющие постоянную часть 4 от амплитудного значения сигнала) видно, что момент фиксации 1 ср не зависит от амплитуды сигнала. Величина с< , определяющая положение фиксационного импульса относительно вершины сигнала, задается потенциометром 5.

Испытания и эксплуатация устройства показали, что при изменении амплитуды входного сигнала в 20 раз смещение фиксационного импульса составляет не более 1,5-2% от длительности спадающей ветви сигнала. Устройство испытывалось в диапазоне частот от долей герца до 20 кГц,

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к анапогрвой технике и может быть использовано в приборах дл  физических и физиолошчески экспериментов, где требуетс  регистраци  амплитуды и точна  временна  фиксаци  медленно измен ющихс  электричес- ких сигналов. Известно устройство дл  времен й фиксации сигналов основанное на сраба- тьшании спускового устройства в момент достижени  сигналом фиксированного перо га или на сравнении первой производной сигнала с нулевым уровнем 1| . Однако в таких устройствах погрешность фиксации велика: в первом случае - при изменении амплитуды сигнала, во втором - иэ-аа малой величины производной медленно мен ющегос  сигнала. Кроме того, устройство не обеспечивает измерени  амплитуды сигнала. Наиболее близким из известных по тезснической сущности к изобретению  вл етс  аналоговое ЗУ, которое содержит операционньт усилитель, св занный через ДИОД с зар дным конденсатором, и повторитель с эмиттерным резистором , соединенный вькодом с инверти руюшим входом усилител . Коллектор транзистора повтс ител  соединен с источ Ником питани  Благодар  наличию цепи отрицательной обратной св зи нелинейные свойства диода и транзистс а повторител , включенцых в пр мую цепц не внос т погрешности в измерение амплитуды. В результате погрешность не превышает статической ошибки операциэнного усил№тел Г23 . Однако это устройство при анализе параметров медленно измен ющихс  сиг налов не позвол ет фиксировать момент их по влени . Целью изобретени   вл етс  повыщение точности работы устройства за счет фиксации момента по влени  сигнала при точном измерении его амплитуды. Эта цель достигаетс  тем, что в анаглоговое ЗУ содержащее операционный усилитель, выход которого через нели- нейньп элемент, например диод, соединен с накопительным элеме)том, }1апример с одной обкладкой конденсатора, н входом повторител  напр жени , первьа которого соедипен с одним из входов операционного уошител , другх)й вход операционного урилител  соединен со вхо дом устройства, друга  обкладка конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала и элементом нагрузки повторител  напр жени , введены последовательно соединенные компаратор, первьШ одновибратор и ключ и второй одновибратор, вход которого соединен с выходом первого одновибратора и первым входом ключа Выход второго одновнфатора соединён со входом питани  повторител  нагф женк , первый выход которого соединен со вторым входом ключа. Второй выход повторител  .напр жени  подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен со входом устройства. На фиг.. 1 изображена функциональна  схема устройства на фиг, 2 - два сигнала треугольной формы дл  по снени  принципа фиксации момента по влени  сигнала. Устройство содержит операционный ус литель 1, нелинейный элемент 2, напр№мер диод, накопительный элемент, на-. Пример конденсатор 3, повторитель напр  жени , выполненный на транзисторе 4, элемент нагрузки, вьшолненный на потенциометре 5, компаратор 6, первый одновибратор 7, 1ШЮЧ 8 и второй одновибратор 9, Устройство работает следующим образом . При поступлении на вход усилител  1 экстремального сигнала положительной пол5фности происходит зар д конденсато . ра 3 через нелинейный элемент 2. После прохождени  сигнала через максимум напр жение на выходе повторител  4 рав амплитуде сигнала, благодар  отрицательной обратной св зи по цепи: эмиттер транзистора 4 - вход усилител  1. Част с амплитуды сигнала, зафиксированной на выходе повторител  4, с выхода потенциометра 5 поступает на один вход компаратора 6 дл  сравнени  с убывающим входным сигналом, подаш1ым на вто рой вход компаратора. В момент равенст ва этих величин на выходе компаратора по вл етс  фиксационный импульс, который запускает одновибратор 7, импульс на выходе которого открывает ключ 8 дл  передачи амплитудного значени  игаала на выход ycTpofteTBa - к регистатору . После возврата одновибратора 7 исходное состо ние ключ 8 закрываетс  задний фронт импульса этого одновибратора запускает второй одновибратор 9. При этом коллектор транзистора 4 на врем  выдержки одновибратора 9 оказь ваетс  под нулевь1м потенциалом. В результате конденсатор 3 разр жаетс  через базовый переход транзистора 4, и схема оказьшаетс  подготовленной к воспри тию следующехх импульса входного сигнала. На фиг. 2 показаны два входных сиг нала треугольной формы с амплитудами Uin иОгро. Из попарного подоби  треугольников и . (где уровни и ( определ ют пороги срабатьтани  схемы, составл юшие посто нную частьс/1- И от амплитудного значени  сигнала) видно, что момент фиксации i со не зависит от амплитуды сигнала. Величина с/1. , определ юща  положение фиксационного импульса относительно вершины сигнала, задаетс  потенциометром 5. Испытани  и эксплуатаци  устройства показали, что при изменении амплитуды входного сигнала в 20 раз смещение фиксационного иЛ пульса составл ет не более 1,5-2% от длительности спадающей ветви сигнала. Устройсч-во испыгь валось в диапазоне частот от долей герца до 20 кГц. Формулаизобретени  Аналоговое запоминающее устройство, содержащее операционный усилитель, которого через нелинейный элемент, например диод соединен с накопительным элементом, например с одной из обкладок конденсатора, и первым входом повторител  напр жени , первый вь«од которого соединен с одним из входов операционного усилител , другой вход операционного усилител  соединен со входом устройства, друга  обкладка конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала и элементом нагрузки повторител  напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности работы устройства , в него введены последовательно соединенные компаратор, первый одновибратор и кшоч и второй одновибратор, вход которого соединен с выходом первого одновибратора и первым входом клю

   ча, выход второго одновибратора соединен со вторым входом повторител  наnpsDKeHHHi первый выход которогх соединен со вторым входом ключа, второй выход повторител  напр жени  подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен со входом устройства .

   Источники информации, прин тые во внимание при акспертиэе

   1,Мит шев Б. Н. Определение временного положени  импульсов при наличии помех, М., Советское радио , 1962, с. 9, 122.
2. 2.Гутников В, С. Л., Энерги , 1974, с. 138, рис. 736 (прототт).