Устройство формирования экспоненциального напряжения

Устройство формирования экспоненциального напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»714622

Союз Советских

Социалистических

Республик

ЙДТ-

oI1Å 3liiiiliji f(g (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22)Заявлено 11.07.77 (21) 2506467/18-21 (5) )Q (п

Н 03 К 3/02 с присоединением заявки УЙ (23 ) Приоритет

Ввудвретееке4 квмитет

СИР ае левам взебретений. и етернтвв

ОиУбликоваио05.02.80. Бюллетень N 5 (53) УДК 621.373..1 7(088,8) Дата опубликования описания 08,02.80 (72) Авторы изобретения

Ю. И. Пучков и А. М. Ковалев

Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического института (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО, ФОРМИРОВАНИЯ

ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОРО НАПРЯЖЕНИЯ

Настоящее изобретение касаЬтся импульсной техники и может быть использовано в информационно-измеритель ной и вычислительной технике.

Известен генератор экспоненциального напряжения, содержащий усилительS ный элемент, ключевое устройство, параллельную 1хС-цепочку, блок управления, источник напряжения (1) .

Однако у известного генератора вето личина начального напряжения зависит от параметров усилительного элемента и поэтому нестабильна. Кроме того сопротивление нагрузки оказывает влняние на величину постоянной времени экспоненциального напряжения.

Известен также генератор экспоненциального напряжения, построенный на ос нове заряда в разряде конденсатора. через постоянное сопротивление. Для умень- а шенин влияния нагрузки выходное напряжени- конденсатора здесь усиливается усилителем (27. Недостатком этого генератора является зависимость величины

2 начального значения экспоненциального напряжения от величины коэффициента усилителя. В диапазоне температур о

+ 60 С изменение величины начального напряжения экспоненты превышает 5%, Наиболее близким по технической сущности решением к предлагаемому яв ляется устройство формирования экспоненциального напряжения, содержащее входной усилительный элемент, ключевое устройство, последовательную ЦС-це почку (31. Недостатком этого устройства является зависимость начального на пряжения от величин падения напряжения на двух усилительных элементах (амит« терных повторителях). Однако известно, что напряжения база-эмиттер транзисторов существенно изменяются с изменением температуры. Это приводит к нестабильности величины начального нап ряжения экспоненты.

Пель изобретения — повышение стабильности начального значения экспонен циального напряжения.

3 для этого в устройство формирования экспоненциального напряжения, содержащее источник входного напряжения, выход которого соединен со входом инвертирующего- усилителя, интегрирующую Сцепь, вход которой соединен с выходом разрядного ключа, входы которого подключены к выходу инвертирующего усилителя и к общей шине, а выход интегрияГющей gC-цепи соединен со входом сог ласующего усилителя, введены коммутирующий ключ, интегратор и блок управления, причем вход интегратора соединен с выходом коммутирующего ключа, входы которого подключены к выходу согласую щего усилителя и к выходу источника

, входного напряжения, выход интегратора соединен с управляющим входом инвертирующего усилителя, а выходы блока управления. соецинены с управляющими входами разрядного и коммутирующего ключейй.

Введение интегратора и ключа позволяет производить сравнение величины начального напряжения экспоненты с входным напряжением и создавать управляющее воздействие, подаваемое на управляющий вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства формирования экспоненциального напряжения.

Устройство формирования экспоненциального напряжения содержит источник

1 входного напряжения, инвертируюший усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усиления, блок управления 3, ключ

4, интегрирующую RC-цепь. 5, согласующий усилитель 6, коммутирующий, ключ

7, интегратор 8.

Устройство формирования экспоненциального напряжения работает следующим образом. Входное напряжение с выхода источника 1 входного напряжения поступает на вход инвертирующего усилителя

2 с регулируемым коэффициентом передачи -, К. На его выходе образуется напряжение равное - К О,, СигнаВХ лом с первого выхода блока управления

3 переключается ключ 4, подключая вход последовательной РС-цепочки 5, то к напряжению - К U :, то к общей

1 ВХ шине. При этом происходит заряд и разряд конденсатора RC-цепочки 5. Время разряда и время заряда одинаковы и равны Т/2, где Т вЂ” период следования импульсов с выходом блока 3 управления. На выходе этой цепочки во время где Г RC —. постоянйая времени цепочки 5.

Эти экспоненциальные напряжения усиливаются согласующим усилителем 6, имеющим коэффициент передачи K> .

На выходе устройства в течение периода Т, соответственно, будем получать экспоненциальные напряжения

t л

Т

U =-Q (-P ) () =-11

34 Н1, / 32 И

15 где

U„-Ê

Напряжения ОЭ4 и Оэ через коммутирующий ключ интегратора 8 и уменьшают денсатора интегратора 8 на

Ц =Т ° К ! Cp И .

30 поступают

7 на вход заряд конвеличину где К вЂ” коэффициент передачи интегИ ратора 8, Т и T «ц

0 = f О (1-c )dt»уfu„t at= — ()

О Т и

На второй вход коммутирующего ключа. 7 с источника выходного напряжения

1 поцано входное напряжение, которое за период Т вызывает увеличение заряда ,конденсатора интегратора на величину

Ц =Т0 К (3) 40

Коммутирующий ключ 7 сигналами со второго выхода блока управления 3 управляется так, что в течение одного периода Т формирования экспоненциальноr0 напряжения соединен с выходом устройства, а в течение следующего периода - с выходом источника входных сигналов 1.

В установившемся режиме изменения зарядов одинаковы и из равенства

Ц=Ц (4) с учетом (1), (2), (3) получаем

О =2U и вк

Таким образом величина начального напряжения предложенного устройства

714622 Д заряда конденсатора формируется экспо-! ненциальное напряжение.

t а во время разряда

7 1462.2

5 оказьп1аатся и".зависящей от параметро схсM11 и потому стабильной.

Покажем, что изменения параметров

/ схемы, в частности, коэффициентов передачи усилительных элементов, не приводит к изменению величины начального напряжения экспоненты.

B построенном устройстве величина коэффициента передачи инвертируюшего усилителя 2 выбирается равной К -где Кн.оп, - начальное — н.Оь.у К значенйе сопротивления оптрона, определяемое током, протекающим через лампочку оптрона от источника Е при выходном напряжении 11 интегратора 8 равН

НоМ нулю. Г1ри этом должно выполняться условие К - К = 2, и,,следовательно, 1 2 обеспечивается равенство Ц =2О н вх даже при U = 0.

Пусть с изменением внешних условий, например, температуры изменились ве личина коэффициентов. передачи усилитель ных элементов и таперь уже К К 2 е и как следствие н вх

Это приведет к тому, что начнет изменяться величина напряжения U на выходе интегратора. Напряжение U 3 О добавляясь к напряжению Е изменит ток протекающий через ситрон, что приведет к изменению его сопротивления и, следовательно, к изменению коэффициента передачи К инвертирующего усилителя 2.

Изменение коэффициента передачи будет происходить до тех пор, пока вновь напряжение интегратора 8 не достигнет величины U„ при котором станет выполняться равенство (4) и следовательно вновь установится величина начального напряжения экспоненты, определяемая (5). Установившееся значение напряже» ния интегратора Ц будет сохраняться и, н следовательно, будет сохраняться новое установившееся значение коэффициента передачи инвертируюшего усилителя, обеспечивающее выполнение равенства (5).

В установившемся режиме устройство работает как безынерционное.

Введение новых элементов, ключа и . интегратора, позволило значительно по« высить стабильность начального напряжения экспоненты. С помощью ключа осуществляется поочередное подключение ко вход.. инте гратора входного напряжения и экспоненциального. Интегратор выпол няет сравнение средних напряжений, по» ступ .ющих на. его вход, и вырабатывает упра". ляющее воздействие на усилитель с регулируемым коэффициентом передачи.

Благодаря этому устанавливается такое значение коэффициента усиления усилителя 2, при котором обеспечивается точ5 ное соблюдение равенства. Нестабильность начального значения напряжения экспоненты, по сравнению с известным устройством, уменьшилась более, чем в 10 раз.

Устройство формирования экспоненциального напряжения, выполненное по описанной схеме, было изготовлено и

-испытано на кафедре автоматики и телемеханики Смоленского филиала МЭИ.

Устройство имеет следующие данные. амплитуда выходного напряжения 5И; постоянная времени экспоненты 0,1 мс, нестабильность начальной амплитуды в о диапазоне температур — 60 С не превы20 шает О,ЗЬ. о

Формула изобретения

Устройство формирования экспоненциального напряжения, содержащее источник входного напряжения, выход которо

25 го соединен со входом инвертируюш го г усилителя, интегрирующую RC-цепь, вход которой соединен с выходом разрядного ключа, входы которого подключены к выходу инвертируюшего усилителя и к обшей шине, а выход интегрирующей КС— цепи соединен со входом согласующего усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности начального уровня выходного сиг

35 нала, в него введены коммутирующий ключ, интегратор и блок управления, при- чем вход интегратора соединен с выходом. коммутирующего ключа, входы которого подключены к выходу согласующего

40 усилителя и к выходу источника вх д о но го напряжения, выход интегратора соединен с управляющим входом инвертируюшего усилителя, а выходы блока управ45 ния соединены с управляющими входами разрядногои коммутируюшегоключей.

Йсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Куликовский и др. Автоматические

50 измерительные приборы с устройствами для выполнения математических операций. М., Энергия, 1970, с. 51, рис.54

2. Смолов В. Б. Вычислительные ма г шины непрерывного действия. M., Высшая школа, 1964, с. 185, рис. 1У-13.

3. Авторское свидетельство СССР

N 535723, кл. H 03 К 3/02, 1976 (прототип) .

714622 ъ ю „. +

Ф.Ф. . с

Составитель H. Чистяков

Редактор В. Сапкрщтейн ° Техред Л. Алферова Корректор Г. Назарова

Заказ 9311/58 " Тираж 965 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4