Генератор экспоненциальной функции

Генератор экспоненциальной функции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л И С А Н И Е (щ 42ОО79

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 31.03.72 (21) 1766431/26-9 с присоединением заявки (32) Приоритет

Опубликовано 15.03.74. Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 21.08.74 (5I) М. Кл. Н ОЗЬ 5, 00

G 06o 7 18

Н 03k 4/00

Гасударственный комитет.

Саввтв Министров СССР ао делам нзооретений н открытий (53) УДК 531.14083.8 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Ф. Боровик (71) Заявитель (54) rEVEVAXOV SKCnO1-1Е1-1u,VAab1-1ОА ФУ11К1 1414

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в измерительной технике, в частности, в ядерной физике.

Известен генератор экспоненциальной функции, в котором для получения напряжения, меняющегося по экспоненциальному закону во времени, используются интегратор и инвертор. Сигнал с интегратора поступает на инвертор, выходной сигнал которого через обратную связь подается на вход интегратора.

Такой генератор можно использовать только для получения экспоненциальной функции с периодом порядка 10 — сек и менее. Кроме того, он не обеспечивает высокой точности в силу того, что интегратор и инвертор подвержены временному и температурному дрейфу.

Использование известного генератора для получения экспоненциальной функции высокой точности с периодами порядка 100 сек приводит к значительному усложнению его: к применению усилителя постоянного тока с модуляцией и демодуляцией.

Кроме того, из-за свойства интегрирующих конденсаторов в течение некоторого времени самопроизвольно заряжаться после того, как они разрядятся, значительно снижается точность генератора при частых пусках и сброса его.

Целью изобретения является повышение точности и увеличение периодов получаемой экспоненциальной функции. Это достигается тем, что на вход и выход интегратора подключены модулирующий и демодулирующий транзисторы соответственно, на базы которых по5 даны в противофазе переключающие импульсы с управляющего генератора. Параллельно конденсатору интегратора подключен через ключ дополнительный конденсатор, а к входу интегратора подсоединена цепочка из сопро10 тивления и диода, компенсирующая дрейф демодулятораа.

На чертеже показана схема предлагаемого генератора.

Интегратор генератора содержит усилитель

15 1, к которому подключен модулятор на транзисторе 2. Усилитель обхвачен обратной связью с помощью интегрирующих конденсаторов

3 и 4, соединенных перекидным переключателем 5. Параллельно конденсаторам 3 и 4 под20 ключена цепочка 6 для задания начального уровня, состоящая из переключателя и источника напряжения. К выходу интегратора через сопротивление 7 подключен демодулятор на транзисторе 8, коллекторно-эмиттерный пе25 реход которого зашунтирован последовательно соединенными конденсатором 9 и диодом

10. Точка соединения последних связана с входом интегратора через сопротивлсние 11, к которому через сопротивление 12 подключе30 ll Llcï0÷êà пз сопротивления 13 и диода 14.

420079

К базам транзисторов 2 и 8 подсоединен генератор 15 управляющих импульсов, В исходном состоянии переключатель цепочки 6 замкнут и конденсаторы 3 и 4 заряжены до напря>кения источника питания этой цепочки, задающего начальный уровень экспоненты. Напряжение на выходе усилителя 1 близко по величине к напряжению на конденсаторах 3 и 4, так как коэффициент усиления усилителя достаточно велик. Транзистор 8, работающий в ключевом режиме, создает на своем коллекторе импульсы, амплитуда которых близка к уровню выходного напряжения усилителя. При этом на диоде 10 в силу заряда и разряда конденсатора 9 создаются импульсы, полярность которых противоположна полярности выходного напряжения усилителя, а фаза совпадает с фазой импульсов, поступающих на базу транзистора 8. Величина этих импульсов близка к выходному напряжению усилителя, если величина сопротивления

11 много больше величины сопротивления 7.

Эти импульсы создают ток через сопротивление 11, поступающий на вход усилителя, в тот момент, когда транзистор 2 заперт, так как управляющие импульсы с генератора 15 идут на его базу со сдвигом на 180 по отношению к управляющим импульсам транзистора 8.

При размыкании переключателя цепочки 6 через конденсаторы 3 и 4 протекает ток, который суммируется на входе с остальными токами на входе усилителя, в результате на его выходе начинает нарастать наппя>кение по экспоненциальному закону.

Для подготовки повторного пуска переключатель цепочки 6 замыкают, а переключатель

5 переводят в противоположное положение, при этом выводы конденсатора 4 поменяются по отношению к выводам конденсатора 3. Необходимость такой операции обусловлена тем, что при разрядке конденсатора часть энергии остается запасенной в его диэлектрике, причем она медленно освобождается, что выражается в самопроизвольном заряде конденсаторов, который может привести к большой погрешности выходного сигнала. При встречном переключении конденсаторов эти заряды взаимно компенсируются, что значительно снижает погрешность при частых включениях генератора.

Демодулятор, как отмечалось выше, предназначен для получения импульсов, полярность которых противополо>кна выходному напряжению усилителя. Для изменения напряжения на выходе интегратора точно по экспоненциальному закону необходимо, чтобы амплитуда импульсов была пропорциональна этому напряжению, так как только в этом случае связь между токами на входе усилителя описывается дифференциальным уравнением первого порядка вида

С вЂ” К =-О, И r где С вЂ” суммарная

Зи4, К вЂ” коэффициент пропорциональности между напряжением на выходе усилителя и амплитудой импульсов инвертирующего устройства, r — сопротивление 11, U, — напряжение на выходе усилителя, и решением этого уравнения, как известно, является экспоненциальная функция

Ы f ц умнее 1т емкость конденсаторов где Т вЂ” период функции, Uo — напряжение начального уровня.

Но так как линейная связь между напряжением U, и амплитудой импульсов на инвертирующем устройстве несколько нарушается, особенно в области малых напряжений

U„, â силу имеющегося порога напряжения у диода 10, который также зависит и от температуры, то с целью повышения точности возникает необходимость его скомпенсировать.

Эту компенсацию удается осуществить с помощью цепочки из сопротивления 13 и диода

14, подключенной к источнику питания, так как величину сопротивления 12 можно всегда выбрать такой, чтобы ток через него, вызываемый падением напряжения на диоде 14, мог в значительной степени скомпенсировать погрешность, вызванную диодом 10.

Предмет изобретения

Генератор экспоненциальной функции, содержащий интегратор, на входе которого включена диодно-резистивная цепочка, и генератор управляющих импульсов, отл и ч а ющи и с я тем, что, с целью повышения точности и увеличения длительности периода экспоненты, к суммирующей точке интегратора подключен модулирующий транзистор, а к его выходу через резистор — демодулирующий транзистор, коллекторно-эмиттерный переход которого зашунтирован последовательно соединенными конденсатором и диодом, точка соединения которых подключена через резистор к суммирующей точке интегратора, а на базы модулирующего и демодулирующего транзисторов поданы управляющие импульсы в противофазе с указанного генератора, причем параллельно конденсатору интегратора подключен через ключ дополнительный интегратор.

420079

Составитель Б. Кораблев

Техред Л. Богданова

Корректор Т. Гревцова

Редактор Т. Юрчикова

Типографии, пр. Сапунова, 2

Заказ 1978/13 Изд. № 1391 Тираж 811 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5