SU1753585A1 - Управл емый масштабный преобразователь - Google Patents

Abstract

Управл емый масштабный преобразователь относитс  к электронике и может быть использован в широкополосных цеп х автоматического регулировани . Целью изобретени   вл етс  повышение точности воспроизведени  экспоненциальной функции управлени  коэффициентом передачи масштабного преобразовател . Управл емый масштабный преобразователь содержит элемент преобразовани  входного переменного напр жени  в ток, первый и второй токозадающие элементы, источник посто нного опорного напр жени , элемент преобразовани  выходного переменного тока в напр жение, цепь компенсации посто нной составл ющей выходного сигнала , управл емый делитель переменного тока, состо щий из дифференциально включенной пары согласованных бипол рных транзисторов. Введение элемента положительной обратной св зи, сумматора токов, делител  посто нного опорного напр жени  позвол ет повысить точность воспроиз- ведени  экспоненциальной функции управлени  коэффициентом передачи масштабного преобразовател . 1 ил. у Ј

Description

Изобретение относитс  к электронике и может быть использовано в широкополосных цеп х автоматического регулировани , например, электроизмерительных приборов , где известна  функци  управлени  коэффициентом масштабного преобразовани  переменного напр жени  позвол ет получить информацию об управл емом сигнале .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности воспроизведени  экспоненци- альнойфункции управлени 

коэффициентом передачи масштабного преобразовател .

На чертеже изображена схема функциональна  электрическа  управл емого масштабного преобразовател .

Управл емый масштабный преобразователь содержит элемент 1 преобразовани  входного переменного напр жени  в ток, состо щий из конденсатора 2 и резистора 3. сумматор 4 токов, состо щий из первого операционного усилител  5, элемента 6 отрицательной обратной св зи и п того транзистора 7, управл емый делитель 8 переменного тока, состо щий из третьего транзистора 9 и четвертого транзистора 10. преобразователь 11 выходного переменного тока в напр жение, состо щий из второго

Х|

(Л СО

ел

00

ел

операционного усилител  12 и резистор в цепи отрицательной обратной св зи,  вл ющийс  элементом 13 преобразовани  выходного переменного тока в напр жение, элемент 14 положительной обратной св зи, источник 15 посто нного опорного напр жени , первый токозадающий элемент 16, делитель 17 посто нного опорного напр жени , состо щий из резисторов 18 и 19, второй токозадающий элемент 20, цепь 21 компенсации посто нной составл ющей выходного сигнала, состо щую из первого транзистора 22 и второго транзистора 23, при этом первый 22 и второй 23 транзисторы имеют структуру, противоположную третьему 9, четвертому 10 и п тому 7 транзисторам , вход элемента 1 преобразовани  входного переменного напр жени  в ток подключен к последовательно соединенным конденсатору 2 и резистору 3, свободный вывод которого  вл етс  выходом элемента 1 преобразовани  входного переменного напр жени  в ток, и соединен с входом 24 сумматора 4 токов,  вл ющийс  объединенными первым выводом элемента 6 отрицательной обратной св зи и инвертирующим входом первого операционного усилител  5, неинвертирующий вход которого подключен к входу 25 сумматора 4 токов , и выход соединен с базой п того транзистора 7, эмиттер которого объединен с входом 26 сумматора 4 люков и свободным выводом элемента 6 отрицательной обратной св зи, а коллектор  вл етс  выходом сумматора 4 токов и подключен к входу управл емого делител  8 переменного тока,  вл ющийс  объединенными эмиттерами дифференциально включенных третьего 9 и четвертого 10 транзисторов, объединенные база и коллектор четвертого транзистора 10 соединены с общей шиной.

База и коллектор третьего транзистора 9 подключены соответственно к цепи управл ющего посто нного напр жени  и выходу управл емого делител  8 переменного тока, соединенного с входом преобразовател  11 выходного переменного токав напр жение,  вл ющегос  объединенными первым выводом элемента 13 преобразовани  выходного переменного тока в напр жение и инвертирующим входом второго операционного усилител  12, неинвертирующий вход которого подключен к цепи управл ющего посто нного напр жени , а выход объединен со свободным выводом элемента 13 преобразовани  выходного переменного тока в напр жение,  вл ющегос  выходом преобразовател  11 выходного переменного тока в напр жение, который соединен с первым выводом элемента 14 положительной обратной св зи, свободный вывод которого соединен с входом 25 сумматора 4 токов и с выходом делител  17 посто нного опорного напр жени , подключенного к

объединенным выводам резисторов 18 и 19, свободный вывод резистора 19 соединен с общей шиной, а резистора 18с входом делител  17 посто нного опорного напр жени , соединенного с отрицательной цепью

0 источника 15 посто нного опорного напр жени , котора  через второй токозадающий элемент 20 подключена к выводу 26 сумматора 4 токов, а положительна   цепь источника 15 посто нного опорного напр жени  через первый токозадающий элемент 16 подклю5 чена к входу цепи 21 компенсации посто нной составл ющей выходного сигнала,  вл ющейс  объединенными эмиттерами дифференциально включенных первого 22 и второго 23 транзисторов, база первого транзистора 22 соединена с цепью управл 0 ющего посто нного напр жени , а коллектор объединен с общей шиной и базой второго транзистора 23, коллектор которого  вл етс  выходом цепи 21 компенсации посто нной составл ющей выходного сигнала

5 и подключен к входу преобразовател  11 выходного переменного тока в напр жение. Управл емый масштабный преобразователь работает следующим образом.

Входное переменное напр жение Квх

0 преобразуетс  в ток (Вх элементом 1 преобразовани  входного переменного напр жени  в ток и поступает через вход 24 сумматора 4 токов на инвертирующий вход первого операционного усилител  5, с выхо5 да которого переменный ток поступает на базу п того транзистора 7. Переменное напр жение на эмиттере п того транзистора 7 суммируетс  с посто нным током, образованным вторым токозадающим элементом

0 20, поступающим через вход 26 сумматора 4 токов, и подаетс  через элемент 6 отрицательной обратной св зи на инвертирующий вход первого операционного усилител  5, а переменный ток коллектора п того транзи5 стора 7 с выхода сумматора 4 токов поступает на объединенные эмиттеры дифференциально включенной пары согласованных бипол рных третьего 9 и четвертого 10 транзисторов, образующих входную

0 цепь управл емого делител  8 переменного тока.

Перераспределе сь. часть тока замыкаетс  через коллектор четвертого транзистора 10 на общую шину, друга  часть тока,

5 управл ема  посто нным управл ющим напр жением Uy,  вл  сь выходным током управл емого делител  8 переменного тока, с коллектора третьего транзистора 9 поступает на инвертирующий вход второго операционного усилител  12, который совместно с элементом 13 преобразовани  выходного переменного тока в напр жение,  вл етс  преобразателем 11 выходного переменного тока в напр жение. На неинвертирующий вход второго операционного усилител  12 подаетс  посто нное управл ющее напр жение , а выходное переменное напр жение , преобразу сь в элементе 13 преобразовани  выходного переменного тока в напр жение, замыкаетс  на инвертирующий вход второго операционного усилител  12, обеспечива  тем самым равенство нулю напр жение коллектор-база третьего транзистора 9 управл емого делител  8 переменного тока.

Выходное переменное напр жение второго операционного усилител  12  вл етс  выходным напр жением преобразовател  11 выходного переменного тока в напр жение , которое через элемент 14 положитель- ной обратной св зи суммируетс  с выходным посто нным напр жением делител  17 посто нного опорного напр жени  и поступает, через вход 25 сумматора 4 токов , на неинвертирующий вход первого операционного усилител  5, образу  100%-ную положительную обратную св зь. Кроме того , посто нное положительное напр жение от источника 15 посто нного опорного напр жени  поступает на вход первого токо- задающего элемента 16, выходной ток которого поступает на объединенные эмиттеры дифференциально включенной пары согласованных первого 22 и второго 23 бипол рных транзисторов цепи 21 компенсации посто нной составл ющей выходного сигнала. Под действием посто нного управл ющего напр жени , поступающего на базу первого транзистора 22, выходной ток перераспредел етс  и с коллектора второго транзистора 23 поступает на инвертирующий вход второго операционного усилител  12, преобразовател  11 выходного переменного тока в напр жение, который обеспечивает вычитание из выходного сигнала посто нную составл ющую управл ющего сигнала.

Зависимость коэффициента передачи по напр жению Кд от управл ющего напр жени  Uy управл емого масштабного преобразовател  без учета положительной обратной св зи, при условии Яз Re описываетс  выражением

Ri3

R20

1

1 + ехр (иу/р т)

где 1+ехр1(иу/)т) коэФФи ент делени  управл емого делител  8 переменного тока;

р т - температурный потенциал р-n пе- рехода.

С учетом положительной обратной св зи и известной формулы Кпос K4/(1-ICj /Злое) получим выражение коэффициента передачи управл емого масштабною преобразо- вател  в целом

1

5

0

0

5

вател  в целом Ri3 .

Кмп R2o 1 + ехр (Uy/рт) R13/R20

Если выбрать значение из услови  R20/R13. тополучим

5 Кмп (Ri3/R2o)exp (-Uy/ p т),

или в случае стопроцентной положительной обратной св зи, т.е.

Ri3 R2o; /ta 1: Кмп ехр (-Uy/ рт).

0 Таким образом, управл емый масштабный преобразователь обеспечивает высокую точность воспроизведени  экспоненциальной функции управлени  коэффициентом передачи масштабного прес образовател  и может быть использован в широкополосных цеп х автоматического регулировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Управл емый масштабный преобразо„ ватель, содержащий элемент преобразовани  входного переменного напр жени  в ток, выполненный на последовательно соединенных конденсаторе и резисторе, первый и второй токозадающие элементы, источник посто нного опорного напр жени , шина положительного напр жени  которого соединена с первым выводом первого токозадающего элемента, элемент преобразовани  выходного переменного тока в напр жение, цепь компенсации посто нной составл ющей выходного сигнала , выполненную на дифференциально включенных первом и втором согласованных бипол рных транзисторах, управл е- р. мый делитель переменного тока, выполненный на дифференциально включенных третьем и четвертом согласованных бипол рных транзисторах, соединенные эмиттеры которых  вл ютс  входом управл емого делител  переменного тока, при этом базы первого и третьего транзисторов соединены и  вл ютс  входом дл  подачи управл ющего посто нного напр жени , базы второго и четвертого транзисторов соединены с общей шиной, а коллекторы второго и третьего транзисторов - между собой, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности воспроизведени  экспоненциальной функции управлени  коэффициентом передачи масштабного преобразовател , введены делитель посто нного опорного напр жени , сумматор токов, элемент положительной обратной св зи, при этом сумматор токов выполнен на первом операционном усилителе, п том транзисторе , имеющем структуру третьего и четвертого транзисторов, резисторе отрицательной обратной св зи, включенном между эмиттером п того транзистора и инвертирующим входом первого операционного усилител , причем неинвертирующий и инвертирующий входы первого опера у ионного усилител  и эмиттер п того транзистора  вл ютс  соответственно первым-третьим входами сумматора токов, выходом которого  вл етс  коллектор п того транзистора, соединенный с входом управл емого делител  переменного тока, третий вход сумматора токов через второй токозадающий элемент подключен к шине отрицательного напр жени  источника посто нного опорного напр жени , второй вход сумматора токов соединен с выходом элемента преобразовани  входного переменного напр жени  в

   ток, а первый вход - с отводом делител  посто нного опорного напр жени  и через элемент положительной обратной св зи - с выходом элемента преобразовани  выходного переменного тока в напр жение, выполненного на втором операционном усилителе и резисторе в цепи отрицательной обратной св зи, выход второго операционного усилител   вл етс  выходом элемента преобразовани  выходного переменного тока в напр жение, входами которого  вл ютс  неинвертирующий и инвертирующий входы второго операционного усилител , подключенные соответственно к соединенным базам первого с третьим транзисторов и к соединенным коллекторам второго с третьим транзисторов, при этом база четвертого транзистора соединена с его коллектором, коллектор первого транзистора - с общей шиной, а структура первого и второго транзисторов противоположна структуре третьего и четвертого транзисторов , причем второй вывод первого токозадающего элемента подключен к эмиттерам первого и второго транзисторов.