PL66709B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.11.1973 66709 KI. 21e,17/00 MKP GOlr 17/00 CZYTELiHA UKD ^ PoiskUj iuaw ¦ « Twórca wynalazku: Józef Filipinski Wlasciciel patentu: Instytut Maszyn Matematycznych, Warszawa, (Polska) Uklad do porównywania napiec Przedmiotem wynalazku jest uklad do porówny¬ wania napiec, umozliwiajacy wykonywanie porów¬ nawczych pomiarów szybkich przebiegów napiecio¬ wych w okreslonych przedzialach czasowych na przyklad przebiegów wystepuj acych przy badaniu sygnalów odpowiedzi ferrytowych rdzeni pamie¬ ciowych na pradowe impulsy testujace.W znanych urzadzeniach przeznaczonych do po¬ miarów przebiegów napieciowych, sygnal badany porównuje sie z okreslonym napieciem stalym na nieliniowym elemencie porównuj acym, którego charakterystyka w obszarze zakrzywienia wykazuje najczesciej silna zaleznosc od temperatury unie¬ mozliwiajaca prawidlowe porównanie napiecia badanego, zwlaszcza o malej wartosci, ze stalym napieciem 'odniesienia.Wsród znanych ukladów porównujacych mozna wyróznic uklady zaopatrzone w zródlo napiecia wzorcowego i element porównujacy, na przyklad diode, do którego doprowadza sie napiecie mierzone oraz we wzmacniacz wzmacniajacy róznice miedzy sygnalem mierzonym i sygnalem wzorcowym, przy ozytm w ukladach tych nie stosuje sie sprzezenia zwrotnego. Zasadnicza wada tego ukladu jest mala dokladnosc i dlugi czas narastania impulsu zrów¬ nania na wyjsciu.Znane sa równiez uklady zaopatrzone w diode stabilizujaca wlaczona w szereg, na przyklad ze zródlem napiecia wzorcowego. Uklady te równiez 10 15 20 25 30 2 wykazuja mala stabilnosc momentu zrównania napiec mierzonego i wzorcowego.Dokladniejsze sa uklady porównujace z dodatnim sprzezeniem zwrotnym, które przyspiesza zmiane stanu ukladu w momencie zrównania i tym samym zmniejsza sie blad porównania. Powszechnie sto¬ suje slie uklady ze sprzezeniem transformatoro¬ wym, pojemnosciowym lub galwanicznym, przy czym jako uklady porównujace z poziomem zerowym stosuje sie uklady jednostanowe, na przyklad uklad Schmittfa. Uklady te z róznych przyczyn równiez wykazuja mala stabilnosc, na przyklad z powodu duzej wrazliwosci na tempera¬ ture otoczenia, oraz pracuja w stosunkowo malym zakresie czestotliwosci, co ogranicza stosowanie tych ukladów do pomiarów przebiegów napiecio¬ wych o stosunkowo malych predkosciach zmian.Z tych wzgledów najczesciej przed porównaniem tych napiec wzmacnia sie mierzone napiecie tak, zeby zmiany polozenia zakrzywienia charaktery¬ styki elementu porównujacego, którym zwykle jest dioda pólprzewodnikowa, byly odpowiednio male w porównaniu z wielkoscia napiecia badanego.Uklady tych wzmacniaczy mozna sprowadzic do dwóch podstawowych ukladów teoretycznych, — ukladu trójnikowego i ukladu czwórnikowego, przy czym uklad trójnikowy ma wspólny zacisk obwodu wejsciowego i wyjsciowego, a uklad czwórnikowy jest zaopatrzony w oddzielne zaciski wejsciowe i wyjsciowe. 66 7093 W zaleznosci od rodzaju wejscia, wzmacniacze pradu stalego mozna podzielic na wzmacniacze z wejsciem niesymetrycznymi, wejsciem róznicowym i symetrycznymi. Wzmacniacze pradu stalego z wejsciem róznicowym zaopatrzone sa w zasadzie w dwa wejscia, przy czym wzmacnia sie róznice dwóch napiec wejsciowych. Miedzy innymi wzmac¬ niacze tego rodzaju stosowane sa w ukladach detektorów zera.Niedogodnoscia tych wzmacniaczy jest tak zwane pelzanie zera i uzaleznienie charakterystyki od jakosci elementów uzytych do budowy wzmacnia¬ cza. Z tych wzgledów uklad porównujacy umie¬ szczony ma wyjsciu tego wzmacniacza winien odznaczac sie duza stabilnoscia polozenia progu zadzialania i mala jego szerokoscia. Uzyskanie tych warunków w znanych ukladach jest utrud¬ nione, poniewaz charakterystyki tych ukladów wy¬ kazuja znaczne uzaleznienie od parametrów ele¬ mentów uzytych do budowy tych ukladów. Pewna poprawe mozna uzyskac przez stosowanie dodat¬ niego sprzezenia zwrotnego jednakze w ukladach porównujacych w tym przypadku ogranicza sie pasmo.Znany jest równiez uklad zawierajacy dwa wzmacniacze pradu stalego, do których doprowadza sie do jednego, liniowo narastajace napiecie wzor¬ cowe, a ido drugiego róznice miedzy napieciem wzorcowym a napieciem (mierzonym. Wada tego ukladu jest stosowanie dwóch wzmacniaczy oraz koniecznosc stosowania dokladnie liniowo narasta¬ jacego napiecia wzorcowego.Znane sa równiez uklady róznicowych wzmacnia¬ czy pradu stalego zaopatrzonych w dwa wejscia, z których do jednego doprowadzone jest napiecie wzorcowe a do drugiego napiecie stabilizowane, natomiast jeden z jego zacisków wyjsciowych zaopatrzony jest w uklad automatycznej regulacji napiecia stabilizowanego.W celu unikniecia znieksztalcen i uzyskania prawidlowych wyników, wzmacniacze stosowane w Tjtkladach do porównywania -napiec musza odzna¬ czac sie duzym wzmocnieniem i duza szerokoscia przenoszonego pasma oraz duza liniowoscia wzmoc¬ nienia, co w praktyce jest trudne do osiagniecia.Sygnal mierzony jest zwykle doprowadzony na wejscie wzmacniacza, a wyjscie wzmacniacza jest dolaczone do elementu lub ukladu porównujacego, do którego doprowadza sie napiecie odniesienia.Wzmocnienie napiecia mierzonego przed porówna¬ niem stanowi zasadnicza niedogodnosc wszystkich znanych ukladów, gdyz w tym przypadku napiecie wzmocnione jest w znacznym stopniu uzaleznione od parametrów wzmacniacza.Celem wynalazku jest umozliwienie dokonywania porównawczych pomiarów szybkich przebiegów na¬ pieciowych z pominieciem niedogodnosci wystepu¬ jacych przy uzyciu znanych urzadzen takich, jak na przyklad szerokopasmowe wzmacniacze liniowe o duzym wzmocnieniu.Cel ten jest osiagniety przez opracowanie ukladu do porównywania napiec, zaopatrzonego w rózni¬ cowy symetryczny wzmacniacz pradu stalego o sy¬ metrycznym wejsciu i wyjsciu i o silnym ujemnym sprzezeniu zwrotnym z dolaczonym do jednego 1709 4 wejsciowego zacisku zródlem napiecia odniesienia i sygnalem mierzonym doprowadzonym do drugiego wejsciowego zacisku, w którym do jednego wyjscio¬ wego zacisku róznicowego wzmacniacza jest dola- 5 czona baza tranzystora, którego emiter za posred¬ nictwem wtórnika emiterowego jest dolaczany do drugiego wyjsciowego zacisku wzmacniacza. W ob¬ wód kolektora tego tranzystora jest wlaczony uklad zlozony z opornika i tunelowej diody i równolegle 10 do nich dolaczonej ograniczajacej diody oraz równo¬ legle dolaczonego do tunelowej diody zlacza baza- -emiter drugiego tranzystora. Do miejsca polaczenia ¦opornika, tunelowej diody i bazy drugiego tranzy¬ stora jest dolaczone zródlo impulsów pradowych, 15 których czas trwania okresla przedzial czasowy, w którym dokonywany jest pomiar sygnalu bada¬ nego.W porównywaniu ize znanymi ukladami, uklad wedlug wynalazku pozwala na unikniecie bledów 20 pomiarowych spowodowanych nieliniowoscia wzmac¬ niacza sygnalów mierzonych, poniewaz przed pro¬ cesem porównania sygnalu mierzonego z napieciem odniesienia wzmacniana jest czesc róznicy miedzy sygnalem badanym i napieciem odniesienia, a nie 25 sam sygnal jak to jest spotykane w znanych ukla¬ dach umozliwiajacych wykonywanie porównaw¬ czych pomiarów przebiegów napieciowych. Do wprowadzenia elementu porównujacego, znajduja¬ cego sie na wyjsciu wzmacniacza róznicowego, 30 w stan przewodnictwa wystarczy azeby amplituda sygnalu badanego nieznacznie przekroczyla wartosc napiecia odniesienia, przy czym wzmocniona zo¬ staje tylko ta czesc napiecia badanego, która sta¬ nowi iróznice pomiedzy amplituda napiecia bada- 35 nego, wprowadzajaca element porównujacy w stan przewodzenia i napieciem odniesienia wobec tego w ukladzie wedlug wynalazku unika sie bledów spowodowanych nieliniowoscia wzmacniacza, wy¬ stepujacych w znanych ukladach. 40 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie .„wykonania na rysunku, który przedstawia uklad do porównywania napiec.Do wejsciowego zacisku 1 róznicowego wzmac¬ niacza 3 jest dolaczony emiterowy wtórnik zlozony 45 z tranzystorów 4 \i 5, a do drugiego wejsciowego zacisku 2 wzmacniacza 3 jest dolaczony emiterowy wtórnik zlozony z tranzystorów 6 i 7, do którego jest dolaczone zródlo napiecia odniesienia nie uwidocznione na rysunku. 50 Do wyjsciowego zacisku 9 róznicowego wzmac¬ niacza 3 jest dolaczona baza tranzystora 10. Emiter tego tranzystora 10 jest dolaczony do drugiego zacisku 11 na wyjsciu wzmacniacza 3 za posred¬ nictwem emiterowego wtórnika utworzonego przez 55 tranzystor 8, którego baza jest bezposrednio do¬ laczona do zacisku 11.Do kolektora tranzystora 10 dolaczanego baza do wyjsciowego zaciskal 9 wzmacniacza 3 jest do¬ laczony uklad zlozony z opornika 14, tunelowej 60 diody 12 i (równolegle dolaczonej do nich diody 13 oraz równolegle dolaczonego do tunelowej diody 12 zlacza baza-emiter drugiego tranzystora 16.Do miejsca polaczenia ibazy tranzystora 16 z opor¬ nikiem 14 i tunelowa dioda 12 jest dolaczone 65 zródlo 15 impulsów pradowych, na przyklad gene-66 709 6 rator próbkujacy wytwarzajacy impulsy o czasie trwania okreslajacym przedzial czasowy, w którym dokonywany jest pomiar sygnalu badanego. Dzia¬ lanie ukladu jest opisane nizej.Róznicowy wzmacniacz 3 jest wzmacniaczem pradu stalego o symetrycznym wejsciu i wyjsciu i o silnym ujemnym sprzezeniu zwrotnym dla napiec wejsciowych o jednakowej fazie wzgledem ziemi.Na pierwszy wejsciowy zacisk 1 róznicowego wzmacniacza 3 jest podawane za pomoca emitero¬ wego wtórnika utworzonego przez tranzystory 4 i 5, napiecie sygnalu badanego, a na drugi wej¬ sciowy zacisk 2 róznicowego wzmacniacza 3, za posrednictwem podobnego wtórnika emiterowego utworzonego przez tranzystory 6 i 7 jest podawane •stale napiecie odniesienia, z którym sygnal badany jest porównywany.We wzmacniaczu 3 jest wzmacniana róznica na¬ piec miedzy sygnalem Badanym a napieciem stalym odniesienia i po wzmocnieniu róznica ta z wyjscio¬ wych zacisków 9 i 11 róznicowego wzmacniacza 3 przez zlacze baza-emiter tranzystora 8 podawana jest do zlacza baza-emiter tranzystora 10. Zlacze emiter-baza tranzystora 8 kompensuje zmiany temperaturowe zlacza emiter-baza tranzystora 10 i przenosi sygnal z zacisku 11 wzmacniacza 3 róz¬ nicowego do emitera tranzystora 10. W przypadku kiedy róznica ta jest wieksza od zera, to znaczy gdy napiecie sygnalu badanego jest wieksze od stalego napiecia odniesienia, zlacze emiter-baza tranzystora 10 wprowadzane jest w stan przewo¬ dzenia, co powoduje przeplyw pradu w obwodzie kolektora tego tranzystora. Prad kolektorowy tranzystora 10 plynie do galezi zawierajacej diode 13 oraz do galezi skladajacej sie z opornika 14 i tu¬ nelowej diody 12.Opornik 14 i dioda 13 sa tak dobrane, aby prad plynacy z kolektora tranzystora 10 do tunelowej diody 12 byl mniejszy od pradu szczytu diody tunelowej 12. Ma to na celu niedopuszczenie do przejscia 'tunelowej diody 12 w obszar duzych na¬ piec charakterystyki pod wplywem dzialania pradu kolektorowego tranzystora 10 wywolanego róznica napiecia sygnalu badanego i napiecia odniesienia.Wielkosc amplitudy impulsów pradowych okresla¬ jacych przedzial czasowy, w którym moze byc dokonany pomiar sygnalu badanego, doprowadzo¬ nych do tunelowej diody 12 ze zródla 15 tych impulsów jest zawsze mniejsza od pradu szczytu tunelowej diody 12. Skokowe przejscie tunelowej diody 12 w obszar duzych napiec jej charatotery- 5 styki nastepuje w przypadku jednoczesnego wysta¬ pienia w niej pradu pochodzacego z kolektora tranzystora 10 oraz pradu pochodzacego ze zródla 15 impulsów pradowych.Skok napiecia na tunelowej diodzie 12 wprowa- 10 dza w stan przewodzenia drugi tranzystor 16 wskutek tego na kolektorze tranzystora 16 powstaje skok napiecia stanowiacy informacje, ze wartosc napiecia sygnalu badanego w przedziale czasowym wyznaczonym czasem trwania impulsu pradowego 15 przekroczyla wartosc stalego napiecia odniesienia.Napiecie to doprowadza sie do wyjsciowego za¬ cisku 17, a nastepnie cto ukladu umozliwiajacego wykorzystanie tego sygnalu zgodnie z przeznacze¬ niem urzadzenia, z którym wspólpracuje uklad 20 wedlug wynalazku. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Uklad do porównywania napiec umozliwiajacy 25 wykonanie porównawczych pomiarów szybkich przebiegów napieciowych zaopatrzony w róznicowy symetryczny wzmacniacz pradu stalego o syme¬ trycznym wejsciu i wyjsciu i o" Silnym ujemnym sprzezeniu zwrotnym z dolaczonym do jednego 30 wejsciowego zacisku zródlem napiecia odniesienia i sygnalem mierzonym dopmwadzonym do dru¬ giego wejsciowego zacisku, znamienny tym, ze do jednego wyjsciowego zacisku (9) róznicowego wzmacniacza (3) jest dolaczona baza tranzystora 85 (10), którego emiter za posrednictwem wtórnika emiterowego (8) jest dolaczony do drugiego wyj¬ sciowego zacisku (11) wzmacniacza (3), a w obwód kolektora tego tranzystora (10) jest wlaczony uklad zlozony z opornika (14) i tunelowej diody (12) 40 i równolegle do nich dolaczonej ograniczajacej diody (13) oraz równolegle dolaczonego do tunelo¬ wej diody (12) zlacza baza-emiter drugiego tran¬ zystora (16), a ponadto do miejsca polaczenia opor¬ nika (14), tunelowej diody (12) i bazy drugiego 45 tranzystora (16) jest dolaczone zródlo (17) impulsów pradowych o czasie trwania wyznaczajacym prze¬ dzial czasowy, w którym dokonywany jest pomiar sygnalu badanego.KI. 21e,17/00 66 709 MKP GOlr 17/00' Typo Lódz, zam. 1259/72 — 110 egz. Cena zl 10,— PL PL