сравнению с паразитными,емкостями электронных схем быстродействие таких схем не удовлетворяет требованиям применения их в коммутационных сетях, так как минимальная длительность т„ коммутируемого элемента не менее 1 мкс. Помехоустойчивость известных схем синхронных детекторов с эталонным сигналом в виде меандра низка, поскольку их частотная характеристика эквивалентна характеристике гребенчатого фильтра. Поэтому в полосу пропускания синхронного детектора попадают дрейфовые процессы, гармонические и импульсные помехи. Основной недостаток схем программируемых приемников сигналов в виде синхронных детекторов состоит в том, что минимальная длительность элемента накопления т„ < Т - периода сигналов резо-наторного приемника. Этот недостаток устранен в синхронных филь -pax на основе УНЗ [64]. В таком синхронном фильтре длительность элемента накопления определяется быстродействием схемы переключателя тока, которая нагружена на дифференциальную пару транзисторов, включенных по схеме с общей базой и работающих в режиме накопления заряда.

Однако приемник [64] имеет недостаточную помехоустойчивость. Максимальное время интегрирования входного сигнала Г ограничено не постоянной времени коллекторной цепи, а временем разряда накопительных конденсаторов до напряжения насыщения входных транзисторов Это уменьшает помехоустойчивость приемника, так как отнои е ние Т/т„ мало. Приемник осуществляет накопление элементов входно-10 сигнала только одной полярности, поскольку опорный сигнал представляет собой последовательность однополярных импульсов. В частотной области это приводит к гребенчатой частотной характеристике. Поэтому помехоустойчивость приемника невысока в связи с неопределенным опорным сигналом. Постоянные смещения входных транзисторов вызывают ухудшение помехоустойчивости за счет появления постоянного напряжения на выходах при нулегом напряжении между входами Уровень постоянных смещений зависит от технологических разбросов параметров, а также от температурного и временного" дрейфов.

Помехоустойчивость программируемого приемника сигналов повышается в результате включения дополнительной пары входных транзисторов, которые открываются в момент действия на входы приемника элементов входного сигнала противоположной полярности по отношению к элементам сигнала, усиливаемым и накапливаемым первой парой усилительных транзисторов. Кроме селекции входного сигнала дополнительная пара усилительных транзисторов осуществляет инвертирование разностей зарядов на накопительных конденсаторах в момент действия разнополярных элементов входного сигнал!. Инвертирование приращений заряда приводит к суммированию элементов сигнала положительной и отрицательной полярности, действующий на входы приемника.

Принцип преобразования элементов входного сигнала в приращение заряда на накопительном конденсаторе развит в направлении снятия ограничения на время накопления за счет устранения разряда накопительных конденсаторов немодулированной составляющей эмит-

терного тока входных транзисторов. Для компенсации уменьшения напряжения на накопительных конденсаторах введена подкачка заряда управляемая по цепи обратной связи, содержащей схему сравнения напряжений и управляемый генератор тока подкачки. Это позволяет существенно расширить пределы управления временем накопления и увеличить помехоустойчивость. Результат обработки сигнала на интервале накопления представлен в виде разности зарядов на накопительных конденсаторах, которые дифференциальным усилителем мощности преобразуются в разность напряжений на выходах приемника

Если к узлам суммирования зарядов подключить коллекторы второй дополнительной дифференциальной пары транзисторов, ток эмиттеров которой задается от управляемого генератора тока, а базы транзисторов подключить к выходу устройства выборки и запоминания, входы которого соединить с выходом приемника, то это позволит компенсировать смещение нуля приемника и устранить его температурный и временной дрейфы.

Положительные и отрицательные элементы входного сигнала суммируются благодаря включению дополнительной пары входных транзисторов, осуществляющих инвертирование приращений заряда на накопительных конденсаторах Это позволяет накапливать элементы входного сигнала в виде псевдошумовых последовательностей, отличающихся тем, что корреляционная функция таких сигналов имеет малую длительность и минимальный уровень боковых лепестков. Дополнительная пара усилительных транзисторов помимо суммарного эффекта, состоящего в удвоении выходного сигнала, обеспечивает новое качество программируемого приемника- нечувствительность к постоянным составляющим помехи, поступающей на входы приемника.

Подкачка заряда, увеличивающая время накопления элементов сигнала, реализуется с помощью цепи обратной связи, регулирующей значение тока подкачки. Введение второй дополнительной пары транзисторов и включение устройства выборки и хранения в цепь отрицательной обратной связи обеспечивают компенсацию неидентичности параметров компонентов приемника и устраняют их температурный и временной дрейфы.

Важная особенность программируемого приемника сигналов (рис. 3.10) состоит в том, что поступление сигналов произвольной формы на его входы при идентичных входных транзисторах / ~ не вызывает изменения напряжения на. выходах приемника. Относительно входного сигнала выходы двух дифференциальных пар транзисторов i - 4 включены встречно. Поэтому входной сигнал вызывает перераспределение коллекторного тока между транзисторами, подключенными к одному и тому же накопительному конденсатору. Если одну Пару усилительных транзисторов отключить с помощью управляющих сигналов с выходов программирующего блока 17, то каждая пара усилительных транзисторов работает как дифференциальный усилитель, коллекторные токи которого обеспечивают разряд накопительных конденсаторов.

Определим коэффициент передачи приемника в режиме работы одной из дифференциальных пар усилительных транзисторов при подаче

Рис. 3.10. прог]

на входы приемника сигнала напряжения ступенчатой формы амплитудой ui (или в операторной форме ui (/?)).

Изменение тока эмиттера транзисторов дифференциальной пары под воздействием входного напряжения u (р) = t/i (р)12г, где г, - сопротивление эмиттерного перехода, г, = 2щ11о\ /о - ток генератора 12.

Следовательно, = (р)/о/4фт, а ток коллектора

дЦ (р) /»

(3.51)

Коллекторной нагрузкой усилительных транзисторов является параллельная /?С-цепь, где С - емкость накопительного конденсатора; R - выходное сопротивление двух транзисторов в активном режиме, включенных на общую нагрузку. При этом входным сопротивлением усилителя мощности пренебрегаем, считая, что он реализован в виде истокэвого повторителя. Сопротивление нагрузки для коллекторных токов транзисторов /, 31 или 2, 33

2k(p) = T4W

(3.52)

Если предположить, что накопительные конденсаторы заряжены до опорного напряжения, а транзисторы 31, 33 заперты, например вследствие переключения тока генераторов 28, 29 в управляющие транзисторы 25, 27, т. е. при разорванной цепи обратной связи, то выходное напряжение приемника в этом режиме

Коэ#ициент передачи приемника без обратной связи

где Ко - коэффициент усиления постоянного напряжения,

Ко = а/о/?/2фт. (3.53)

Однако указанный коэффициент усиления практически нельзя реализовать, поскольку время разряда накопительной емкости током смещения транзисторов /, 2 или 3, 4, равным 7о/2, составляет tp = Щ< < rc, где ug - опорное напряжение. для исключения сверхдопустимого разряда накопительных конденсаторов током /о/2 в схему введены генераторы тока подкачки 1„ 28, 29, управляемые цепью обратной связи.

Изменение напряжения на накопительных конденсаторах при замкнутой цепи обратной связи и подкачке

с(Р) = (/к-4с)2,(р),

(3.54)

где /ос - изменение тока обратной связи, создаваемое транзистором 31 для накопительного конденсатора 18, или транзистора 33 для накопительного конденсатора 19.

Напряжение (р) является входным для схем сравнения на транзисторах 34-37. Ток коллектора транзисторов схем сравнения аналогичен выражению (3.51):

• (Р) /о к

Й-Р ~ генератора 38 или 39; r, - сопротивление резисторов жениТ " резисторах 50, 51 или 52, 53 разность напр:

1ПрЯ-

И/о Л к

90 „"Ржение Uk.k является входным для транзисторов 30, 31 и 33. Поэтому изменение тока обратной связи

4фт(2фт + /ок«э)

(3.55)

RpLi.-rr подкачки заряда в накопительный конденсатор, создаваемый генераторами 25 или 25.

аешая совместно выражения (3.54), (3.51), (3.55) и (3.52), находим

и.{р) = -

«1 (Р) /о2к (Р)

2фх + /о.к«э

(3.56)

Коэффициент передачи приемника с обратной связью

Поскольку 2ф < /о kRs, то

(3.58)

Учитывая условие равенства токов заряда и разряда /о = /„, получаем

. е (р) 2а ---5 = -р:

(3.5S

где То с = 4ф,/?,С о/?к.к.

При подаче на вход приемника скачка напряжения Ui его выходное напряжение

I.Rkk

Оценим коэффициент передачи элемента входного сигнала длительностью Тп = 10~* с при следующих параметрах схемы. = 10" Ом; /?„ = 10 Ом; С = 10-" Ф; = 10"" А

2<f-fi ~ 0,05 . 10-*

а 20.

Следовательно, приемник осуществляет накопление усиленных по напряжению импульсов. Накопление элементов входного сигнала положительной и отрицательной полярностей, расположенных на временной оси в произвольном по эядке, реализуется следующим образом. При поступлении на входы 7 и8элемента входного сигнала положительной полярности открываются транзисторы / и 2, что приводит к появлению разности напряжений заряда накопительных конденсаторов 18 и 19. Если следующие элементы входного сигнала имеют ту же полярность, то проходной транзистор 9 первого токового переключателя остается открытым. При изменении полярности элементов входного сигнала закрывается транзистор 9 и открывается транзистор 10. Благодаря этому изменение полярности входного сигнала не вызывает изменения полярности приращения выходного напряжения. Следовательно, режим накопления элементов входного сигнала выполняется при условии программирования блока 17 в соответствии с принимаемым сигналом.

Помехоустойчивость приемника к импульсным воздействиям достигается благодаря тому, что время накопления элементов входного сигнала выбирается значительно больше длительности импульсной помехи. Благодаря подкачке заряда накопительных конденсаторов время накопления входного сигнала выбирают сопряженным с .Гос. Например, при выбранных выше параметрах схемы Тоо= 10"® с добротность схемы То.с/тп = 100. При этом импульсная помеха будет ослаблена пропорционально добротности.

Помехоустойчивость приемника к периодическим воздействиям обеспечивается благодаря введению второй дифференциальной пары усилительных транзисторов 3, 4, которые включаются периодически. Поэтому избирательность приемника к входным сигналам фиксированной частоты отсутствует, что приводит к ослаблению входных периодических сигналов по сравнению с программируемым сигналом

Помехоустойчивость приемника к воздействию дрейфовых процессов в транзисторах, характеризуемых постоянной смещения на входах 7, 8, получена в результате подключения третьей дифференциальной пары транзисторов 5, 6, управление которыми осуществляется с выхода приемника через устройство выборки и хранения 41. Особенность умножения входного сигнала на знакопеременную функцию, которое реализуется управляемыми первой и второй дифференциальными парами входных транзисторов, состоит в том, что включение цепей обратной связи на входы 7 и 5 для компенсации постоянных смещений исключается, поскольку любая отрицательная обратная связь для одной пары транзисторов положительна для другой пары. Это приводит к неустойчивости работы приемника. Поэтому компенсирующая обратная связь включается с помощью дополнительной дифференциальной пары транзисторов по схеме суммирования токов непосредственно на накопительных конденсаторах.

Эффективность программируемого приемника сигналов состоит в том, что помехоустойчивость получена для конструктивно идентичных приемников, различающихся только программирующими сигналами, а не параметрами элементов схемы, как это имеет место в резонансных приемниках Эффективность схемы повышена также за счет программирования стандартными логическими сигналами, характерными для цифровых программирующих устройств.

Повышению эффективности схемы способствует ее пригодность для реализации по твёрдотельной интегральной технологии, поскольку в схеме отсутствуют индуктивные элементы, конденсаторы большой емкости и резисторы с большим сопротивлением. Повышение помехоустойчивости приемника достигнуто наряду с расширением динамического диапазона выходных сигналов за счет автоматической установки нуля. Одним из важнейших признаков эффективности предложенных решений является достижение в приемнике предельного быстродействия. Частотный диапазон входных сигналов приемника ограничен лишь частотой, на которой уменьшается коэффициент передачи по току в схеме с общей базой входных транзисторов. Поэтому эффективным методом расширения полосы частот принимаемых сигналов предложенных приемников следует считать использование наиболее быстро-