Пристрій для формування абсолютної величини сигналу

1. Пристрій для формування абсолютної величини сигналу, що містить однонапівперіодний випрямляч з напівпровідниковим діодом і однопо 3 lute Value Circuits. - Application Bulletin AB121. -Burr Brown Corporation. - 1997.), що містить два ОП, діод і три резистори. Схема потребує точної рівності опорів двох резисторів; один з ОП працює в умовах насичення виходу, що негативно впливає на швидкодію всієї схеми; вхідний опір схеми є нелінійним. Відомий випрямляч на ОП з однополярним живленням (СА3140, СА3140А datasheet. - Intersil. - Jul. 11, 2005), що містить один ОП, послідовно з виходом якого включено однонапівперіодний випрямляч з напівпровідниковим діодом, три резистори зворотного зв'язку та однополярне джерело живлення. Недоліками схеми є: нелінійність вхідного опору; робота ОП в умовах насичення виходу, що значно знижує смугу частот коректної роботи схеми; нелінійний вихідний опір, що потребує використання буферного каскаду. Пристрій прийнято за прототип. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити пристрій формування абсолютної величини сигналу, в якому за рахунок внесення нових елементів і зміни схеми забезпечується формування абсолютної величини вхідного сигналу у широкій смузі частот при відсутності потреби у двополярному живленні і дуже низький ризик самозбудження схеми завдяки відсутності загальних зворотних зв'язків, що дозволяє спростити апаратуру обробки сигналу, покращити її масогабаритні показники, зменшити споживану потужність. Для рішення поставленої задачі в пристрої, що містить однонапівперіодний випрямляч з напівпровідниковим діодом і однополярне джерело живлення, відповідно до винаходу, пристрій додатково містить струмове дзеркало та транзистор структури n-p-п, емітер якого з'єднаний з анодом діода, базу заземлено, а колектор підключено до входу струмового дзеркала, що складається із двох підібраних в пару транзисторів структури p-n-р, вихід струмового дзеркала з'єднаний із катодом діода, емітери транзисторів струмового дзеркала підключені до джерела живлення. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 представлено блок-схему пристрою формування абсолютної величини сигналу із струмовим входом, на фіг. 2 - його електричну схему, на фіг. 3 - варіант із зменшеним впливом різниці прохідних характеристик транзисторів струмового дзеркала на характеристику перетворення, на фіг. 4 - варіант, працюючий із сигналами, представленими напругою. Пристрій містить однонапівперіодний випрямляч з напівпровідниковим діодом 1 (VD1 типу 97570 4 КД522А, фіг. 2), каскад із заземленою базою 2 (VT1 типу КТ3102Б, фіг. 2), емітер якого з'єднаний з анодом діода, базу заземлено, а колектор підключено до входу струмового дзеркала 3, що складається із двох підібраних в пару транзисторів структури p-n-p (VT2, VT3 типу КТ3107Б, фіг. 2), вихід струмового дзеркала з'єднаний із катодом діода, емітери транзисторів струмового дзеркала підключені до джерела живлення. При напрузі живлення 5 В та опору навантаження 10 кОм максимальна амплітуда вхідного струму становить близько 400 мкА. Пристрій працює в такий спосіб. При позитивному значенні вхідного струму він проходить через відкритий діод VD1 до виходу схеми. Транзистор VT1 у цей час закритий, оскільки до його переходу база-емітер прикладено зворотну напругу. Струм через струмове дзеркало VT2VT3 відсутній і воно не впливає на роботу схеми. Таким чином, коефіцієнт передачі струму схеми при позитивному вхідному струмі дорівнює 1. При негативному вхідному струмі діод VD1 закривається. Практично весь вхідний струм проходить через ділянку колектор-емітер транзистора VT1 і ділянку колектор-емітер транзистора VT2. Струмове дзеркало VT2VT3 працює так, що колекторні струми транзисторів VT2 і VT3 практично однакові. Таким чином, колекторний струм VT3, що є в цьому разі вихідним струмом схеми, дорівнює вхідному струму схеми, проте його напрямок є позитивним. В результаті коефіцієнт передачі струму схеми при негативному вхідному струмі дорівнює мінус 1. Об'єднуючи вищесказане, приходимо до висновку, що вихідний струм схеми дорівнює абсолютній величині (модулю) вхідного струму. Для зменшення залежності характеристики перетворення від різниці прохідних характеристик транзисторів струмового дзеркала VT2, VT3 в ланцюги їх емітерів слід включити резистори R1, R2, як показано на фіг. 3. (R1=R2=1 кОм, фіг. 3). Незначна підстройка цих резисторів дозволяє змінювати коефіцієнт передачі схеми при негативному вхідному струмі. При необхідності отримання абсолютної величини напруги слід модифікувати схему фіг. 3: послідовно із входом схеми включити резистор R1 (R1=1,5 МОм, фіг. 4), а вихід схеми навантажити на резистор R4 (R4=10 кОм, фіг. 4). Отримана схема може бути застосована для вимірювання змінної напруги амплітудою до 600 В, при цьому амплітуда вихідної напруги буде досягати 4 В (при напрузі живлення не менш за 5 В). 5 97570 6 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601