Пороговое устройство
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
790202
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 220179 (21) 2717345/18-21 (51)М. К .
H 03 К 5/08
Н 03 К 5/153 с присоединением заявки ¹â€”
Государственный комитет
СССР но делам изобретений н открытий (23) Г1риоритет—
Опубликовано 23.1280.Бюллетень №47
Дата опубликования описания 231280 (53) УДК 621. 374. 18 (088. 8) (72) Автор изобретения
А. В. Тараха (71) Заявитель (54) ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля.
Известны транзисторные пороговые устройства, в которых порог переключения задается внутренними параметрами схемы (1).
Общий недостаток этих устройств низкая термостабильность.
Известно пороговое устройство, содержащее операционный усилитель с цепью энакопеременной обратной связи, включенной с выхода усилителя на его инвертирующий вход,и резистор в цепи входного управляющего. напряжения (2) °
Недостатком этого устройства является сложность и низкая термостабильность.
Цель изобретения - упрощение и повышение термостабильности порогового устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в пороговом устройстве, содержащем операционный усилитель с цепью знакопеременной обратной связи, включенной с выхода усилителя на его инвертирующий вход, и, реэис1
А Н И е тор в цепи входного управляющего напряжения, в цепь обратной связи .включена лямбда-структура, а упомянутый резистор подключен к инвертирующему входу усилителя.
Сущность изобретения заключается в использовании лямбда-структуры для формирования сигнала обратной связи операционного усилителя.
На чертржЕ представлена схема предлагаемого устройства.
Пороговое устройство содержит операционный усилитель 1, охваченный энакопеременной обратной связью, и резистор 2 в цепи входного управляющего напряжения, одним концом подключенный к источнику входного управляющего напряжения, а вторивЂ
2О к инвертирующему входу операционного усилителя 1. Цепь знакопеременной обратной связи содержит лямбда-диоде собранный на (полевых, транзисторах
3 и 4, и подключена одним концом к
25 выходу операционного усилителя 1, а другим — к инвертирующему входу.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии на операционный усилитель подается питанйе, 790202
U>„ О. Поскольку входной ток а.= Ць) >à. равен нулю, то ток в цепи обратной связи, определяемый вольт-амперной характеристикой ламбда-диода, ра,вен нулю. Здесь к gg — величина резистора 2. Напряжение на выходе операционного усилителя 1 равно нулю.
Нри увеличении входного напряжения входной ток порогового устройстsa растет, вызывая рост тока в цепи обратной связи. В пределах 0 « ос «
-Й J окс„где 3 макс — максимальный ток лямбда-диода, поддерживается соотношение
8 ОО где ос — ток в цепи обратной связи.
Объясняется это тем, что на указанном участке своей вольт-амперной: характеристики лямбда-диод имеет положительное дифференциальное со-. противление и обратная связь, эквивалентна отрицательной обратной связи.
В этом режиме напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 1 близко к нулю. Напряжение на .выходе операционного усилителя 1 также близко к нулю и определяется выражением
Ььн Я.
Ьч где g >„< „- дифференциальное сопротивлейие лямбда-диода на участке вольт-амперной характеристики 0 мокс
При постепенном увеличении вход,ного напряжения наступает такой момент, когда ьвх =.)ма„„(4)
Uàõ.ïîð. «
При этом достаточно малейшего увеличения входного тока для нарушения равенства (2), так как ток в цепи сбратной связи не может быть больше )мокс.
При увеличении входного напряжеИиЯ свыше ()б„ воp наРУшаетсЯ баланс токов и на инвертирующем входе операционного усилителя 1 появляется напряжение О 0 На выходе, соответственно, появляется напряжение где K> — коэффициент усиления ра зомкнутого усилителя, Теперь к лямбда-диоду приложено напряжение где U и„- напряжение максимума тока лямбда-диода.
Ток в цепи обратной связи еще уменьшается, вызывая незначительное увеличение напряжения на инвертирующем входе операционнсго усилителя
1. и значительное увеличение его выходного напряжения ° Иными словами, развивается лавинообразный процесс изменения выходного напряжения операционного усилителя 1 от нуля до максимальной величины. Обратная связь в этом режиме эквивалентна положительной обратной связи °
По окончании переходного процес-. са лямбда-диод находится в состоянии отсечки, и ток, проходящий че15 рез него (а значит, в цепи обратной связи), равен нулю.
-. При:уменьшении U gg обратное переключение лямбда-диода происходит при ) х1, (g)
20 вх где U OTg — напряжение отсечки лямбда-диода.
Как видно из в ражений (1), (3), (5), в качестве управляющей входной
25 величины используется напряжение () 8x при постоянном значении к В„ или меняющаяся величина Âõ при неизменном значении U вg. для последнего случая выражение (5) имеет вид
Термостабильность устройства зависит от величины температурных из35 менений 3 мокс и сопротивления резистора 2. Полная компенсация температурных изменений порога срабатывания устройства достигается при
40 „.=- — (io)
Ъ
g+$bt где Π— температурный коэффициент сопротивления (ТКС) резистора 2; /Ы / 1/град;
45 температурный коэффициент изменения асмо, с, ()
1/град;
b t — диапазон изменения температуры.
Поскольку для всех лямбда-приборов "g < О, резистор 2 подбирается такого типа, чтобы выполнялось (хотя бы приближенно) равенство (10), при этом обеспечивается высокая термостабильность устройства в заданном диапазоне температур (номенклатура типов выпускаемых резисторов обеспечивает такой подбор).
Как видно иэ вышесказанного, термостабильность устройства определя40 ется термостабильностью напряжения включения положительной обратной связи. В известном устройстве стабилизация этого напряжения невозможна из-за нестабильности напряжения
g5 диодов. В предлагаемом устройстве
790202
Формула иаобретения
Составитель А.Тимофеев
Редактор И.Николайчук Техред С,Мигунова Корректор Г.Решетник
Заказ 9068/61 Тираж 995 Подписное
ВНИИПИ 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 стабилизация напряжения включения положительной обратной связи дости» гается правильным выбором типа резистора 2. Термостабильность предлагаемого устройства в 5-6 раэ выше, чем у известного.
Кроме .того, эа счет существенного упрощения цепи знакопеременнбй об ратной связи устройство упрощается вдвое (по количеству элементов), а вес и габариты,его уменьшаются в несколько раэ.
При использовании лямбда-транзистора устройство обретает возможность регулирования порога срабатывания.
Подавая на управляющий электрод лямбда-транзистора опорное. напряжение, можно в широких пределах изменять максимальный ток (yARC лямбда-транзистора, а следовательно, и порог срабатывания устройства.
Пороговое устройство, содержащее ойерационный усилитель с, цепью знакопеременной обратной связи, включенной с выхода усилителя на его инвертирующий вход, и резистор в цепи входного управляющего напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения термостабильности, в цепь обратной связи включена лямбда-структура, а упомя. нутый резистор.подключен к инверти рующему входу усилителя
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
15 1. Акцептованная заявка Японии
9 51-17272, кл. 98 (5), с. 112, 1975. 2. Авторское свидетельство CCCP
9 310362, кл. Н 03 К 3/15, 040872.