Функциональный преобразователь

Функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВИИЧЖ©МУ CI ТИИЬСТВМ (61} Дололнительное к авт. свид-ву

{22} Завалено 12D37.9 {21} 2761360/18-24

<>805350 (51)м, Кл.з

С 06 G 7/26. с присоединением заявки 89

Государственный коинтет

СССР но делаю нзобретеннй н отнрытнй

{23} Приоритет

Оттубликовано 15.02.81. Ьюлле+e + 6

Дата опубликования описанил 1 5.02.81 (5Ç) УДК 681.335 (088.8) В. А. Блохин, В. П. Сафронов, 8 П. вч4Мко"и-З. М. Шляндин

Г .

), . (72} Авторы изобретенив

Пензенский политехнический институт (73 } Заявитель (54 ) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналоговой и аналого-цифровой вычислительной технике.

Известен функциональный преобра- зователь, содержащий операционные усилители, резисторы и диоды, формирующий абсолютное значение входной величины 31) .

Его недостатками являются ограниченные функциональные возможности и низкое быстродействие, обусловленное применением операционных усилителей.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является функциональный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, транзистор смещения, эмиттер которого соединен с шиной нулевого потенциала, а база и коллектор объединены, и токозадающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с шиной нулевого потенциала, а базы — с коллектором транзистора смещения, первую группу из п дифференциальных усилителей, каждый из которых выпол нен на первом и втором транзисторах и источнике тока, выход которого Соединен с эмиттерами первого и второго транзисторов, коллектор первого транзистора каждого дифференциального усилителя, кроме первого, соединен с коллектором второгo транзистора, предыдущего по номеру дифференциального усилителя, коллектор второго транзистора каждого дифференциального усилителя, .кроме первого, соединен с коллектором первого транзистора, предыдущего по номеру . дифферен© циального усилителя, вторую группу дифференциальных усилителей аналогичную первой, базы первых транзисторов дифференциальных усилителей обеих групп объединены и являются входои тз преобразователя, базы вторых транзисторов дифференциальных усилителей обеих групп подключены к выходам источника опорного напряжения, первый и второй селекторы токов, первый и

20 второй входы которых подключены к коллекторам первого и второго транзисторов первых дифференциальных усилителей соответствующих групп, третий селектор тока, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго селекторов тока, а выход является выходом преобразователя 2), Иедостатком такого преобразовате . ля, позволяющего формировать линейно«

30 ломанную функцию с несколькими иэло805350.мами, является низкое быстродействие, обусловленное тем, что входной сигнал проходит три последовательно соединенных каскада, а именно дифференциальный усилитель и два селектора тока.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя.

Цель достигается тем,что функциональный преобразователь, содержащий источник опорного" напряжения, транзистор смещения, эмиттер которого соединен с шиной нулевого потенциала, а база и коллектор объединены, и токоэадающих транзисторов, змиттеры которых соединены с шиной нулевого потенциала, а базы — с коллектором 5 транзистора смещения, и дифференциальных усилителей, каждый из которых выполнен на -первом и втором транзисторах и источнике тока, выход которого соединен с змиттерами первого и я второго транзисторов, коллектор первого транзистора каждого дифференциального усилителя, кроме первого, соединен с коллектороМ второго транзистора предЫдущего дифференциально"

ro аилителя, коллектор второго транзистора каждого дифференциального усилителя, кроме первого, соединен с коллектором первого транзистора предь|цущего дифференциального усилителя, дополнительно содержит и источников опорного тока, а в каждом дифференциальном усилителе — первый и второй коммутирующие диоды и первый и второй масштабные резисторы, первые выводы которых соединены с выходом нсточни- M ка опорного напряжения, свободный вывод первого масштабного резистора соединен с.базой первого транзистора дифференциальиого усилителя и с ано-: дом первого коммутирующего диода, 4g свободный вывод второго масштабного резистора соединен с базой второго транзистора дифференциального усилитела и с катодом второго коммутирующего диода, катод первого и анод второго коммутирующих диодов каждого дифференциального усилителя соединены с коллектором соответствующего токоэадающего транзистора и с выходом соответствующего источиика опорного тока,база транзистора смещения является токовым входом преобразователя, а коллекторы первого и второго транзисторов первого дифференциального усилителя — первым и вторым токовыми выходами И

Иа фиг. 1 приведена схема функцио-, нального преобразователя; на фиг. 2— диаграммы, поясняющие его работу.

Функциональный преобразователь содержит источник 1 опорного напря- 46 жеиия, транзистор 2 смещения, токозадающие транзисторы 3„, 3,.-. Зп, источники 4, 4 ...4 опорного тока, дифференциальные усилители 5„, 5 каждый иэ которых состоит из источника б тока, первого 7 и второго 8 транзисторов,первого 9 и второго 10 масштабных резисторов, первого 11 и второго 12 коммутирующих диодов.

Преобразователь работает следующим образом.

Входной ток, поступающий на транзистор 2 смещения, повторяется в цепях коллекторов транзисторов 3»,... !

Зп. Если входной ток меньше тока источника 4„тока, то диод 11 закрыт, а диод

12 — открыт, и через него течет ток, равный разности укаэанных токов. При этом падение напряжения на резисторе

10 больше, чем на резисторе 9, следовательно, ток коллектора транзистора

7 (на фиг. 2 ток 3„ ) больше половины тока 2 источника б тока. При увеличении входного тока, ток коллектора транзистора 7 уменьшается. Когда входной ток равен току источника 4, ток диодов 11 и 12 отсутствует, и напряжение между баэамн транзисторов 7 и 6 становится равным нулю, причем ток коллектора транзистора 7 равен половине тока генератора б тока. Если же входной ток больше тока источника

4„ тока, то диод 12 закрыт, а диод

11 открыт, н через него течет ток, равный разности токов коллектора транзистора 3„ и источника 4„ тока.

Ток диода 11, протекающий через резистор 9, создает на нем падвние напряжения, которое меньше, чем иа резисторе 10. При этом ток коллектора транзистора 7 больше половины тока источника б тока.

Формирование эависимости выходного тока от входного в остальных дифференциальных усилителях 5 ...5„ происходит аналогично, с той Вишь разницей, что во втором дифференциальном усилителе 5 используют инверсный выход.

На фиг. 2 графически представлены эти зависимости. Токи 31, 3 соответственно являются токами второго и третьего дифференциальных усилите лвй S> 5, а оп ° оп . H оп обозначены токи источников 4, 4 и 4

1 опорного тока.

Суммирование токов 3„, l и Jg приводит к линейно-ломаной функции преобразования Ьых f (вх ), пред» ставленной на фиг. 2. На фиг. 2 представлена также зависимость выходного тока инверсного выхода устройства от входного тока Энтых f (З х ) . Число дифференциальных каскадов в устройстве может быть увеличено до и, при этом должно соблюдаться соотношение и 3 + 21с, где k О, 1, 2...

Sa счет того, что сигнал в предлагаемом преобразователе проходит всего два последовательно соединенных каскада (токозадающий транзистор, дифференциальный усилитель) вместо трех в известном, то его быстродействие выше. Определенные преимущества

805350 обусловлены и тем, что входная и выходная величины предлагаемого преобразователя — ток. Поскольку основные паразитные параметры схем представляют собой емкости, спектр входного сигнала может быть существенно расширен, если все операции производятся над токовыми сигналами. При этом можно устранить приложение больших напряжений к паразитным емкостям.

Использование предлагаемого преобразователя для построения аналого-циф- 14 ровых преобразователей позволяет применить усилители тока, которые имеют большие быстродействия,чем .усилители напряжения, так как транзисторы в усилителях тока могут применяться вплоть до предельных частот усиления. Частотный диапазон для усилителей напряжения оказывается ниже нэза больших Фазовых сдвигов, обусловленных передачей напряжения через 36 транзисторы на высоких частотах.

Формула изобретения

2$

Функциональный преобразоватеЛь, содержащий источник опорного напряжения, транзистор, смещения, эмиттер которого соединен с шиной нулевого потенциала, а база и коллектор объединены, л токоэадающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с шиной нулевого потенциала, а базы — с коллектором транзистора смещения, п дифференциальных усилителей, каждый 35 иэ которых выполнен на первом и втором транзисторах и источнике тока, выход которого соединен с эмиттерами первого н второго транзисторов, коллектор первого транзистора каждого дифференциального усилителя, кроме 40 первого, соединен с коллектором второго транзистора предыдущего дифференциального усилителя, коллектор второго транзистора каждого дифференциального усилителя, кроме первого, соединен с коллектором первого транзистора предыдущего дифференциального усилителя, о т г. н ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения быстродействия, он содержит и источников опорного тока, а в каждом дифференциальном усилителе — первый и второй коммутирующие диоды и первый и второй масштабные резисторы, первые выводы которых соединены с выхо-. дом источника опорного напряжения, свободный вывод первого масштабного реЗистора соединен с базой первого транзистора дифференциального усилителя н с анодом первого коьелутирующего диода, свободный вывод второго масштабного резистора соединен с 6азой второго транзистора дифференциального усилителя и с катодом Ъторого коммутирующего диода, катод перного н анод второго коммутирующих диодов каждого дифференциального усилителя соединены с коллектором соответствующего токозадающего траизнстора k с выходом соответствующего ис- э точника опорного тока, база трамзистора смещения является токовища входсж преобразователя, а коллекторы первого и второго транзисторов первого дифференциального усилителя — перый и вторым токовыми выходами.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Кори Г. и Кори Т. Электроинъав аналоговые и аналот б-цифровые вычислительные машины, т. 2, M., "Мир", 1968, с.11.

2. Arbel A. Kurz %. FAST ADC ЧЕЕЕ Trans Мис1. Scf" 1975, vo 2. NS-22, 9 1, р. 450 (прототип) .

Фиг.t

Составитель Н. Балабошко

Редактор Л. Копецкая Теекред А. Бабинец Корректор Г. Назарова

Заказ 10905/73 Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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