×
10.10.2014
216.012.fba0

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электротехники, радиотехники, связи и может использоваться в структуре различных интерфейсов, измерительных приборах. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот устройства и повышении его быстродействия при работе с импульсными сигналами большой амплитуды. Быстродействующий аттенюатор для входных цепей аналого-цифровых интерфейсов содержит вход (1) и выход (2), между которыми включен первый (3) резистор, второй (4) резистор, включенный между выходом устройства (2) и общей шиной (5) для входных и выходных сигналов, первый (6) конденсатор цепи нагрузки. В схему введен первый (7) дополнительный транзистор, база которого подключена ко входу (1) устройства, коллектор связан с первой (8) шиной источника питания, а эмиттер подключен ко второй (9) шине источника питания через первый (10) токостабилизирующий двухполюсник и связан с выходом устройства (2) через первый (11) корректирующий конденсатор. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, радиотехники, связи и может использоваться в структуре различных интерфейсов, измерительных приборах.

В устройствах информационно-измерительной техники, связи, автоматики и радиотехники широкое применение находят резистивные делители напряжения - аттенюаторы (AT), обеспечивающие заданное деление (ослабление) входного напряжения (uвх) [1-16]. С повышением частоты uвх в таких аттенюаторах возникают существенные погрешности передачи сигнала, обусловленные влиянием паразитного конденсатора C0 цепи нагрузки. Снижение этих погрешностей - одна из проблем современной информационно-измерительной техники, которая решается сегодня как за счет схемотехники AT, так и за счет конструктивных особенностей входных цепей (например, специальных «щупов» СВЧ-вольтметров, осциллографов, антенных систем радиоприемников и т.п.).

В связи с достаточно широким применением резистивных аттенюаторов в различных областях техники они присутствуют в различных классах МПК (H03H 7/24, A61B, G01R 31/02, H01P 1/22, H03K 5/08, H03L 5/00, G01R 27/00, G05F 3/00, H01H 47/00, H03G 3/20).

Предлагаемое схемотехническое решение относится к подклассу AT устройств, в которых входное сопротивление аттенюатора (Rвх) с увеличением частоты не уменьшается до нуля, а принимает значение, определяемое входным резистором AT. Данное ограничение весьма существенно для многих применений AT в электро-радиотехнических устройствах и системах связи, где уменьшение Rвх до нуля недопустимо.

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является резистивный делитель напряжения фиг.1, представленный в патентной заявке US 2012/0086528 fig.8B. Он имеет вход 1 и выход 2, между которыми включен первый 3 резистор, второй 4 резистор, включенный между выходом устройства 2 и общей шиной 5 для входных и выходных сигналов, конденсатор цепи нагрузки 6.

Существенный недостаток аттенюатора-прототипа фиг.1 состоит в том, что с повышением частоты входного сигнала его коэффициент передачи существенно уменьшается из-за шунтирующего влияния паразитной емкости нагрузки. Это ограничивает частотный диапазон аттенюатора.

Кроме этого, при импульсном изменении входного напряжения, например, на 2B, время установления переходного процесса в AT-прототипе фиг.1 недопустимо велико для многих применений, что ограничивает быстродействие аналого-цифровых интерфейсов на его основе.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в существенном расширении диапазона рабочих частот устройства и повышении его быстродействия при работе с импульсными сигналами большой амплитуды. Причем достижение данных качественных показателей обеспечивается при относительно больших входных сопротивлениях AT в широком диапазоне частот.

Поставленная задача достигается тем, что в аттенюаторе фиг.1, имеющем вход 1 и выход 2, между которыми включен первый 3 резистор, второй 4 резистор, включенный между выходом устройства 2 и общей шиной 5 для входных и выходных сигналов, конденсатор цепи нагрузки 6, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен первый 7 дополнительный транзистор, база которого подключена ко входу 1 устройства, коллектор связан с первой 8 шиной источника питания, а эмиттер подключен ко второй 9 шине источника питания через первый 10 токостабилизирующий двухполюсник и связан с выходом устройства 2 через первый 11 корректирующий конденсатор.

Кроме этого, в соответствии с п.2 формулы изобретения в схему введен второй 12 дополнительный транзистор, база которого подключена ко входу 1 устройства, коллектор связан со второй 9 шиной источника питания, а эмиттер подключен к первой 8 шине источника питания через второй 13 токостабилизирующий двухполюсник и связан с выходом устройства 2 через второй 14 корректирующий конденсатор.

На фиг.1 приведена схема аттенюатора-прототипа.

На фиг.2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 и п.2 формулы изобретения.

На фиг.3 представлена схема аттенюатора фиг.2 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НЛП «Пульсар» при конденсаторе цепи нагрузки C6=C0=2 пф и R3=10 кОм, R4=10 кОм.

На фиг.4 показана зависимость коэффициента передачи по напряжению AT фиг.3 от частоты при разных значениях емкости корректирующих конденсаторов C14=C11=Ccom=Cvar и при логарифмическом масштабе по оси «Y».

На фиг.5 показана та же (фиг.4) зависимость коэффициента передачи по напряжению AT от частоты, но при линейном масштабе по оси «Y». Из данного графика следует, что верхняя граничная частота AT фиг.3 (фиг.2) улучшается в 481 раз.

На фиг.6 приведена зависимость выходного напряжения AT фиг.3 от времени при разных значениях емкости корректирующих конденсаторов C14=C11=Ccom=Cvar для положительного импульса входного напряжения с амплитудой Uвх=100 мВ. Из данных графиков следует, что время установления переходного процесса в схеме фиг.3 (фиг.2) улучшается в 203 раза.

На фиг.7 приведена зависимость выходного напряжения от времени AT фиг.3 при разных значениях емкости корректирующих конденсаторов C14=C11=Ccom=Cvar для положительного импульса (Uвх=100 мВ) в увеличенном масштабе.

На фиг.8 приведена зависимость выходного напряжения AT фиг.3 от времени при разных значениях емкости корректирующего конденсатора C14=C11=Ccom=Cvar для отрицательного входного импульса Uвх=-100 мВ.

На фиг.9 приведена зависимость выходного напряжения AT фиг.3 от времени при разных значениях емкости корректирующего конденсатора C14=C11=Ccom=Cvar для отрицательного входного импульса Uвх=-100 мВ в увеличенном масштабе.

Быстродействующий аттенюатор для входных цепей аналого-цифровых интерфейсов фиг.2 имеет вход 1 и выход 2, между которыми включен первый 3 резистор, второй 4 резистор, включенный между выходом устройства 2 и общей шиной 5 для входных и выходных сигналов, конденсатор цепи нагрузки 6. В схему введен первый 7 дополнительный транзистор, база которого подключена ко входу 1 устройства, коллектор связан с первой 8 шиной источника питания, а эмиттер подключен ко второй 9 шине источника питания через первый 10 токостабилизирующий двухполюсник и связан с выходом устройства 2 через первый 11 корректирующий конденсатор.

На фиг.2 в соответствии с п.2 формулы изобретения в схему введен второй 12 дополнительный транзистор, база которого подключена ко входу 1 устройства, коллектор связан со второй 9 шиной источника питания, а эмиттер подключен к первой 8 шине источника питания через второй 13 токостабилизирующий двухполюсник и связан с выходом устройства 2 через второй 14 корректирующий конденсатор.

Рассмотрим работу устройства фиг.2.

Коэффициент передачи по напряжению аттенюатора фиг.2 не уменьшается с повышением частоты. Это обусловлено эффектом компенсации влияния емкости конденсатора 6 цепи нагрузки C6 на амплитудно-частотную характеристику AT корректирующими конденсаторами 14 и 11 при выполнении условия

При работе с импульсными сигналами также должно выполняться условие (1). За счет применения разнотипных транзисторов 7 и 12 (n-p-n и p-n-p) обеспечивается повышение быстродействия при импульсных входных напряжениях разных полярностей.

Приведенные на фиг.4 - фиг.9 результаты компьютерного моделирования позволяют сделать следующие выводы:

1. Для выбранных транзисторов верхняя граничная частота коэффициента передачи fв предлагаемого AT увеличивается в 481 раз.

2. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения схемы AT фиг.2 увеличивается в 203 раза.

3. Входное сопротивление заявляемого AT не уменьшается в широком диапазоне частот и для выбранных параметров схемы удовлетворяет условию Rвх>R3=10 кОм.

Таким образом, предлагаемый аттенюатор характеризуется существенными преимуществами по быстродействию и широкополосности, что позволяет рекомендовать его для входных цепей быстродействующих интерфейсов различного назначения.

Источники информации

1. Патент US 5.867.018

2. Патент US 5.363.070 fig.2а

3. Патент US 4.912.394

4. Патент US 8.076.995

5. Патент US 4.050.055 fig.5

6. Патент US 4.198.988 fig.1

7. Патентная заявка US 2007/0176664 fig.2

8. Патент US 4.839.611 fig.2

9. Патент US 4.670.723 fig.2

10. Патент US 4.272.739 fig.1

11. Патент JP 10-211-0068595

12. Патент JP 2010-252241

13. Патент ЕР 2337219% fig.2

14. Патент ЕР 0753937 fig.1

15. Патент ЕР 0612982

16. Патент US 7.477.085 fig.1


БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АТТЕНЮАТОР ДЛЯ ВХОДНЫХ ЦЕПЕЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 227 items.
27.01.2013
№216.012.215a

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f. Избирательный усилитель, содержит первый (1) входной транзистор, источник входного сигнала (2),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474039
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215b

Избирательный усилитель

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации и т.п. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474040
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24ea

Операционный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является уменьшение входного статического тока ОУ, а также повышение быстродействия ОУ при импульсных входных сигналах. Операционный усилитель содержит первый (1) и второй (2) входные транзисторы, неинвертирующий вход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474952
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24eb

Дифференциальный усилитель с расширенным диапазоном изменения входного синфазного сигнала

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является расширение допустимого диапазона изменения входных синфазных сигналов на 0,7÷0,8, что является существенным улучшением одного из важных качественных показателей ДУ. Дифференциальный усилитель с расширенным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474953
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24ec

Токовое зеркало

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение точности передачи малых входных токов токового зеркала Вильсона при его реализации на p-n-p транзисторах с изоляцией p-n переходами на подложку. Токовое зеркало содержит первый (1) входной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474954
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b1

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f. Избирательный усилитель содержит источник сигнала (1), связанный со входом устройства (2), первый (3)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475937
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b2

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f. Избирательный усилитель содержит входной транзистор (1), эмиттер которого через первый (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475938
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b3

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации и т.п. Технический результат заключается в повышении добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475939
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b4

Радиационно-стойкий дифференциальный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение стабильности коэффициента усиления по напряжению при радиационном воздействии. Радиационно-стойкий дифференциальный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (1) с общей эмиттерной цепью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475940
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b5

Дифференциальный усилитель с комплементарным входным каскадом

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является обеспечение высокой стабильности статического режима дифференциального усилителя и повышение значения его коэффициента усиления по напряжению. Дифференциальный усилитель с комплементарным входным каскадом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475941
Дата охранного документа: 20.02.2013
Showing 1-10 of 395 items.
27.01.2013
№216.012.204a

Адаптивная машина вращательного бурения

Изобретение относится к горной промышленности, к бурильным машинам вращательного типа. Машина содержит гидродвигатель вращения, гидроцилиндр подачи, напорную и сливную магистрали, подключаемые к маслостанции, регулируемые дросселя, гидрораспределители. Гидродвигатель вращения и гидроцилиндр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473767
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2102

Источник опорного напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей, и других элементов автоматики. Технический результат - упрощение схемы при высокой температурной стабильности выходного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473951
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215a

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f. Избирательный усилитель, содержит первый (1) входной транзистор, источник входного сигнала (2),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474039
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215b

Избирательный усилитель

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации и т.п. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474040
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24ea

Операционный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является уменьшение входного статического тока ОУ, а также повышение быстродействия ОУ при импульсных входных сигналах. Операционный усилитель содержит первый (1) и второй (2) входные транзисторы, неинвертирующий вход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474952
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24eb

Дифференциальный усилитель с расширенным диапазоном изменения входного синфазного сигнала

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является расширение допустимого диапазона изменения входных синфазных сигналов на 0,7÷0,8, что является существенным улучшением одного из важных качественных показателей ДУ. Дифференциальный усилитель с расширенным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474953
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24ec

Токовое зеркало

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение точности передачи малых входных токов токового зеркала Вильсона при его реализации на p-n-p транзисторах с изоляцией p-n переходами на подложку. Токовое зеркало содержит первый (1) входной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474954
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.282f

Источник опорного напряжения

Устройство относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение температурной стабильности выходного напряжения источника опорного напряжения. Для этого предложен источник опорного напряжения, содержащий первый транзистор, база которого подключена к базе второго...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475807
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b1

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f. Избирательный усилитель содержит источник сигнала (1), связанный со входом устройства (2), первый (3)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475937
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b2

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f. Избирательный усилитель содержит входной транзистор (1), эмиттер которого через первый (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475938
Дата охранного документа: 20.02.2013
+ добавить свой РИД