SU940657A3 - Пиковый детектор - Google Patents

Description

(5k) ПИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР

1

Изобретение относитс  к радиотех- . нике, в частности к пиковым детекторам , и может использоватьс  в устройствах определени  момента достижени  входным сигналом пикового значе- g ни .

Известен пиковый детектор, содержащий последовательно соединенные конденсатор и инвертор, охваченный цепью обратной св зи, выполненной в ю виде полупроводникового переключател  1.

Однако в пиковом детекторе длительность выходного импульса соот- J5 ветствует интервалу между последовательными пиками противоположной пол рности и точна  регистраци  пикового значени  затруднительна и требует увеличенТ1  числа компонентов 20 схемы.

Цель изобретени  - повышение чувствительности и точности определени  момента достижени  входным сигналом пикового значени .25

Дл  достижени  цели в пиковом детекторе, содержащем последовательно соединенные конденсатор и первый инвертор, охваченный цепью обратной св зи, выполненной в виде полупроводникового переключател , инвертор выполнен на унипол рных транзисторах разного типа проводимости, включенных последовательно по цепи питани , управл ющие электроды которых объединены и  вл ютс  входом инвертора, место соединени  двух других электродов унипол рных транзисторов  вл етс  выходом инвертора, при этом полупроводниковый переключатель выполнен однонаправленным.

К выходу первого инвертора подключен второй инвертор, полу проводниковый переключатель выполнен на унипол рном транзисторе, токопровод щий канал .. которого включен между источником питающего напр жени  и входом первого инвертора, а управл ющий электрод подключен к выходу второго инвертора.

Полупроводниковый переключатель содержит дополнительный бипол рный транзистор, коллектор которого соединен с источником питающего напр жени , а переход база-эмиттер включен между токопровод щим каналом унипол рного транзистора и входом первого инвертора. К выходу первого инвертора подключен второй инвертор.

Полупроводниковый переключатель выполнен на унипол рном транзисторе, токопровод щий каНчЭЛ которого включен между входом и выходом первого инвертора, а управл ющий электрод подключен к выходу второго инвёр7Ора

К выходу второго инвертора гюдключен третий инвертор, параллельно полупроводниковому переключателю подключен дополнительный полупроводниковый переключатель, выполненный на унпол рном транзисторе противоположного типа проводимости, а его управл ющий вход соединен с выходом третьего инвертора.

На фиг,1-5 представлены электрические схемы пикового детектора при различном выполнении полупроводникового переключател .

Пиковый детектор содержит конденсатор 1 , первый инвертор 2 на унипол рных трназисторах 3 и 4, полупроводниковый переключатель 5, второй инвертор 6 на унипол рных транзисторах унипол рный 7 и дополнительный бипол рный 8 транзисторы полупроводникового переключател  5 третий инвертор 9 на унипол рных транзисторах, унипол рный транзистор 10 дополни-, тельного полупроводникового переключател  11 .

Пиковый детектор работает следующим образом.

В исходном состо нии вход первого инвертора 2 находитс  под относительно отрицательным напр жением, Токопровод щий канал транзистора 3 имеет низкое сопротивление, а токопровод щий канал транзистора 4 высокое сопротивление . Под воздействием питающего напр жени  ток течет через токопровод щий канал транзистора 3 и полупроводниковый переключатель 5-6 результате этого напр жение на входе первого инвертора 2 становитс  относительно положительным, т.е. оно меньше напр жени  на выходе первого инвертора на величину падени  напр жени  на полупроводниковом переключателе 5. Параметры схемы таковы, что это смещение не приводит к изменению состо ни . Транзистор k открываетс , но и транзистор 3 продолжает оставатьс  открытым, так как его исток имеет достаточно положительное напр жение по отношению к затвору. Следовательно , схема допускает статическое состо ние, при котором оба транзистора 3 и наход тс  в провод щем состо нии .. Дл  уменьшени  напр жени  питани  необходимо, чтобы ширина токопровод щего канала транзистора была больше ширины токопровод щего канала транзистора 3, При подаче на вход пикового детектора постепенно мен ющегос  напр жени , например синусоидального , в течение первой отрицательной полуволны входного напр жени  конденсатор 1 зар жаетс  через полупроводниковый переключатель 5 и транзистор 3, В результате между входом пикового детектора и входом первого инвертора 2 возникает разность потенциалов, причем потенциал входа первого инвертора относительно положителен, Когда входное напр жение проходит свое минимальное отрицательное значение и начинает возвозрастать , полупроводниковый переключатель 5 закрываетс  и потенциал точки входа первого инвертора падает и приближаетс  к потенциалу точки входа пикового детектора. Незначительное положительное увеличение потенциала в точке входа первого инвертора приводит к быстрому изменению состо ни . Рабоча  точка транзисторов первого инвертора находитс  на вертикальной части характеристики вблизи верхнего изгиба и незначительное увеличение потенциала в точке входа первого инвертора вызывает гораздо большее уменьшение потенциала в точке выхода первого инвертора . Транзистор 3 быстро запираетс , а транзистор t отпираетс ,При этом на выходе второго инвертора потенциал становитс  положительным.

Если посто нна  времени входной цепи велика по сравнению с периодом входного напр жени , то единичный сигнал (положительный потенциал) на выходе второго инвертора 6 остаетс  до тех пор, пока входное напр жение снова не станетотрицатель5 ным. Переключение на нулевой сигнал происходит только 8 момент, когда входное напр жение имеет минимальное значение. При положительном максимуме входного сигнала транзистор 3 заперт, а транзистор - отперт. Но, так как входное напр жение пикового детектора уменьшаетс , уменьшаетс  и потенциал точки входа первого инвертора. Параметры схемы выбираютс  так, чтобы при достижении входным напр жением своего максимального отрицательного значени  изменились состо ни  транзисторов: транзистор 3 переходит в открытое состо ние, а транзистор -в запертое. В это состо ние схема переходит при отрицаг тельном пике входного сигнала. Когда входное напр жение пикового детектора начинает увеличиватьс  после прохождени  своего максимального отрицательного значени , все процессы в схеме повтор ютс : полупроводниковый переключатель 5 запираетс , транзистор 3 запираетс , а транзистор отпираетс .

Таким образом, изображенна  на фиг.1 схема формирует на выходе короткий отрицательный импульс, по времени совпадающий с отрицательным пиком входного сигнала. Длительность выходного импульса может регулироват с  путем изменени  посто нной времени входной цепи. При уменьшении посто нной времени конденсатор 1 будет разр жатьс  более быстро и длительность выходного импульса при определенной входной частоте будет увеличиватьс . При увеличении посто нной времени входной цепи происходит обратное. Увеличивать посто нную аре мени целесообразно при малых значени х входных частот.

Если гк лупроводниковый переключатель 5 выполнен в виде полупроводникового диода или перехода эмиттербаза бипол рного транзистора, он будет нагружать схему и при определенных режимах работы может вызвать преждевременное переключение второго инвертора 6.

На фиг.2 представлена схема пикового детектора, свободна  от этого недостатка. Здесь цепочка обратной св зи содержит унипол рный МДП-транзистор 7Р -типа. Управл ющий электрод транзистора 7 соединен с выходом второго инвертора 6. Токопроводйщий канал включен между источником питающего напр жени  и входом первого инвертора 2. На схеме (фиг.2) показан условно диод,  вл ющийс  паразитным элементом, который включен

между подложкой и стоком МДП-транзистора (подложка Соединена с положительным выводом источника питани  }. Отрицательное напр жение с выхода второго инвертора 6  вл етс  начальным смещением дл  унипол рного МДП-транзистора 7.

Однако, так как входное сопротивление унипол рного МДП-транзистора высокое, он не нагружает второй инвертор . Токопровод щий канал этого транзистора имеет низкое сопротивление , и потенциал точки входа первого инвертора 2 становитс  относительно положительным. Параметры схемы выбраны так, что первый инвертор 2 продолжает пропускать ток, и схема находитс  в устойчивом состо нии . Если сопротивление канала транзистора 7 выбрать достаточно высоким , то цепочка сопротивление канала- конденсатор t имеет большую посто нную времени, в результате чего напр жение на входе первого инвертора 2 увеличиваетс  медленно.

На фиг.З представлена схема пикового детектора, предназначенна  дл  таких применений, когда паразитный диод нежелателен. Сток унипол рного МДП-транзистора 7 соединен с базой дополнительного бипол рного транзистора 8, коллектор которого соединен с положительным выводом источника питани , а эмиттер подключен к входу первого инвертора 2, Когда транзистор 8 заперт, он отсоедин ет вход первого инвертора от источника питани , при этом паразитный диод f отсоедин етс  от входа первого инвертора . Бипол рный транзистор 8 не нагружает схему.

Схемы, представленные на фиг,2 и 3, требуют тщательного выбора сопротивлени  канала унипол рного транзистора 7, мтобы посто нна  времени цепочки сопротивление канала-конденсатор 1 была достаточна велика. Это обеспечивает медленное повышение напр жени  на выходе первого инвертора 2 в течение интересующего периода времени. Эти схемы нельз  использовать при больших колебани х температуры и напр жени  источника питани .

Claims (5)

1. На фиг, представлена схема пикового детектора, в которой не требуетс  точно выбирать сопротивление канала унипол рного НДП-транзистора р-типа. В этой схеме и сток унипо л рного МДП-транзистора 7 соединен 7 с входом первого инвертора, как и в схеме на фиг.
2. 2. Однако исток унипол рного транзистора 7 соединен с вы ходом первого инвертора, а не с положительным выводом источника питани , как в схеме на фиг.2 Включенны подобным образом транзистор работае как трансмиссионный вентиль. Напр жение на выходе первого инвертора 2 более положительно, чем напр жение на его входе в течение того пер ода времени, когда унипол рный тран зистор 7 открыт. Но токопровод щий канал унипол рного МДП-транзистора имеет определенное сопротивление, и падение напр жени  при незначительном токе может быть ниже падени  напр жени  на диоде. Преимущество этой схемы заключаетс  в отсутствии необходимости согласовани  размеров унипол рных транзисторов 3 первого 2 и второго 6 инверторов. Целесообразно сделать унипол рны транзистор р-ТФ1па с более низким сопротивлением, чем транзистор п-ти па. Это обеспечивает максимальное напр жение между входом и выходом второго инвертора 6. Кроме того,обе печиваетс  возможность упрощени  сх мы путем применени  технологическог процесса, используемого дл  производства кремниевых вентильных МДПтранзисторов . 8 схеме пикового детектора, пред ставленной на фиг.5, паралелльно трансмиссионному вентилю р -типа включен дополнительный полупроводниковый переключатель 11 на унипол рном МДП-транзисторе 10 п -типа. Управл ющий электрод транзистора 10 подключен к выходу третьего инвертора 9, выполненного на унипол р ных транзисторах. В схемах, показанных на фиг. и 5, подложки МДП-транзисторов р -типа должны быть соединены с источником питани . Поэтому эти схемы имею такие же ограничени  по применению, как и схема, показанна  на фиг.2, т.е. они не могут быть использованы дл  дискриминировани  последовательных минимумов. Эти схемы можно примен ть, когда не требуетс , чтобы схема реагировала на последовательные минимумы незначительной величины. При этом кон денсатор 1 разр жаетс  через паразитный диод во врем  между двум  по следовательными минимумами. 7 Предлагаемый пиковый детектор может найти применение в часовых схемах дл  управлени  работой шаго вого мотора. Дл  выделени  различных минимумов или максимумов входного сигнала в пиковый детектор можно ввести дополнительный переключатель, размыкающий цепь обратной св зи при достижении сигналом задержки определенного уровн . Применение такой модификации пикового детектора в часовых схемах позвол ет более экономично управл ть шаговым мотором путем прерывани  работы самого шагового двигател  по достижении некоторого пика. Таким образом, предлагаемый пиковый детектор по сравнению с извест- ным обеспечивает увеличение чувствительности и позвол ет повысить точность определени  момента достижени  входным сигналом пикового значени . Формула изобретени  1.Пиковый детектор, содержащий последовательно соединенные конденсатор и первый инвертор, охваченный цепью обратной св зи, выполненный в виде полупроводникового переключател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности и точности определени  момента достижени  входным сигналом пикового значени , инвертор выполнен на унипол рных транзисторах разного типа проводимости, включенных последовательно по цепи питани , управл ющие электроды которых объединены и  вл ютс  входом инвертора, место соединени  двух других электродов унипол рных транзисторов  вл етс  выходом инвертора, при этом полупроводниковый переключатель выполнен однонаправленным.

   2.Детектор по п.1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что к выходу первого инвертора подключен второй инвертор , полупроводниковый переключатель выполнен на унипол рном транзисторе, токопровод щий канал которого включен между источником питающего напр жени  и входом первого инвертора, а управл ющий электрод подключен к выходу второго инвертора.

   3.Детектор по п.2, отличающий с   тем, что полупроводниковый переключатель содержит дополнительный бипол рный транзистор, коллектор ко99 Toporo соединен с источником питакмдего напр жени , а переход база-эмиттер включен между токопровод щим каналом унипол рного транзистора и входом первого инвертора.
3. 4. Детектор по п.1, о т щийс  тем, что к выходу первого инвертора подключен второй инвертор , полупроводниковый переключатель выполнен на унипол рном транзисторе, токопровод щий канал которого включен между входом и выходом первого инвертора , а управл ющий электрод подключен к выходу второго инвертора. чаю7
4. 5. Детектор поп., отличающийс  тем, что к выходу второго инвертора подключен третий инвер тор, параллельно полупроводниковому переключателю подключен дополнительный полупроводниковый переключатель, выполненный на унипол рном транзисторе противоположного типа проводимости , а его управл ющий электрод соединен с выходом третьего инвертора . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США (Г Зб7829б, кл. 307-231, 18.07.72 (прототип).
5. Й1.

   41

   ж

   Щ

   Дг.

   Вых.

   ВбЛ

   9.t

   4t

   x.

   Sb/x.

   u.V

   i/.3

   Ч

   xi