Высокочувствительный амплитудный детектор
HIGH-SENSITIVE AMPLITUDE DETECTOR

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения уровней помех и импульсных электромагнитных сигналов.
Известно устройство амплитудного детектора с полупроводниковым диодом (Проектирование радиоприемных устройств / Под. Ред. А.П. Сиверса: М., 1976), содержащее диод, гридлик (параллельно соединенные резистор и конденсатор). Недостатком такой схемы является невозможность детектирования малых амплитуд из-за наличия напряжения отсечки. В современных разработках используются кремниевые диоды с напряжением отсечки 0.5-0,8 В, поэтому линейный участок детектирования начинается при превышении напряжения отсечки.
Наиболее близким техническим решением является амплитудный детектор (патент RU 2208900, H03D 1/10, опубл. 20.07.2003), состоящий из конденсатора, катушки индуктивности (дросселя), диода, фильтра нижних частот, резисторов, компенсирующего диода и источника опорного напряжения. Высокая чувствительность устройства обеспечивается термокомпенсированным источником опорного напряжения. Недостатком такого детектора является дополнительное постоянное выходное напряжение, уровень которого изменяется с температурой.
Технический результат изобретения - повышение чувствительности, линейности и расширение динамического диапазона амплитудного детектора.
Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные колебательный контур и первый диод в прямом направлении, вывод колебательного контура является входом амплитудного детектора, фильтр нижних частот, второй диод, два резистора, источник напряжения, дополнительно введен гридлик, третий диод, два повторителя, сумматор-инвертор, а в качестве источника напряжения выступает генератор тока, при этом выход первого диода соединен с вход/выходом гридлика, выход которого подсоединен к двум параллельно расположенным резисторам, где вход/выход первого резистора и выход второго резистора подсоединены ко второму и третьему диодам соответственно, включенным в прямом направлении, генератор тока подключен к общей точке соединения гридлика и резисторов, общая точка соединения первого диода и гридлика через последовательно соединенные фильтр нижних частот и первый повторитель подключена к неинвертирующему входу сумматора-инвертора, общая точка соединения второго резистора и третьего диода через второй повторитель подключена к инвертирующему входу сумматора-инвертора, выход которого является выходом амплитудного детектора.
На чертеже представлена структурная схема устройства, где введены следующие обозначения:
1 - колебательный контур,
2 - первый диод,
3 - гридлик,
4 - первый резистор,
5 - второй диод,
6 - генератор тока,
7 - второй резистор,
8 - третий диод,
9 - фильтр нижних частот,
10 - первый повторитель,
11 - второй повторитель,
12 - сумматор-инвертор.
Устройство имеет следующие функциональные связи.
Выход колебательного контура 1 последовательно соединен с первым диодом 2, включенным в прямом направлении. Вывод колебательного контура 1 является входом амплитудного детектора. Выход первого диода 2 соединен с вход/выходом гридлика 3, выход которого подсоединен к двум параллельно расположенным резисторам 4 и 7. Вход/выход первого резистора 4 подсоединен ко второму диоду 5, включенному в прямом направлении, выход второго резистора 7 подсоединен к третьему диоду 8, включенному также в прямом направлении. Генератор тока 6 подключен к общей точке соединения гридлика 3 и резисторов 4 и 7. Общая точка соединения первого диода 2 и гридлика 3 через последовательно соединенные фильтр нижних частот 9 и первый повторитель 10 подключена к неинвертирующему входу сумматора-инвертора 12. Общая точка соединения второго резистора 7 и третьего диода 8 через второй повторитель 11 подключена к инвертирующему входу сумматора-инвертора 12, выход которого является выходом амплитудного детектора.
Резистор 7, диод 8, повторители 10 и 11, фильтр нижних частот 9 и сумматор-инвертор 12 представляют собой узел компенсирования, который служит для формирования нулевого потенциала на выходе амплитудного детектора в отсутствие сигнала. Для достижения технического результата в устройство введен стабилизированный опорный источник напряжения - генератор тока, с температурной стабилизацией, уменьшающей напряжение отсечки диода.
Устройство работает следующим образом.
Сигнал с выхода колебательного контура 1 поступает на вход амплитудного детектора через кремниевый диод 2, соединенный с гридликом 3. Компенсирующее напряжение отсечки задается последовательно соединенными резистором 4 и кремниевым диодом 5 с питанием от генератора тока 6. Компенсирующее напряжение смещения снимается с последовательной цепочки третьего диода 8 и второго резистора 7. Вольтамперные характеристики всех диодов должны быть идентичны, а напряжения в гридлике 3 и напряжение второго резистора 7 должны быть равными. Напряжения с гридлика 3 и резистора 7 подаются на входы повторителей 10 и 11. Первый повторитель 10 соединен с фильтром нижних частот 9. Выходное напряжение от первого повторителя 10 подается на неинвертирующий вход сумматора-инвертора 12, а выходное напряжение от второго повторителя 11 подается на инвертирующий вход сумматора-инвертора 12. Чувствительность такого амплитудного детектора при термостабилизации диодов 2, 5 и 8 и генератора тока 6 может составлять десятые доли мВ, а динамический диапазон доходить до 70 дБ.