SU420079A1

SU420079A1 - EXPONENTIAL FUNCTION GENERATOR

Info

Publication number: SU420079A1
Application number: SU1766431A
Authority: SU
Inventors: Ф. Боровик В.
Priority date: 1972-03-31
Filing date: 1972-03-31
Publication date: 1974-03-15

Description

1one

Изобретение относитс к области радиотехники и может найти применение в измерительной технике, в частности, в дерной физике.The invention relates to the field of radio engineering and may find application in measurement technology, in particular, in nuclear physics.

Известен генератор экспоненциальной функции , в котором дл получени напр жени , мен ющегос по экспоненциальному закону во времени, используютс интегратор и инвертор . Сигнал с интегратора поступает на инвертор , выходной сигнал которого через обратную св зь подаетс на вход интегратора. Такой генератор можно использовать только дл получени экспоненциальной функции с периодом пор дка 10 сек и менее. Кроме того , он не обеспечивает высокой точности в силу того, что интегратор и инвертор подвержены временному и температурному дрейфу.An exponential function generator is known in which an integrator and an inverter are used to obtain an exponentially varying voltage. The signal from the integrator is fed to the inverter, the output of which is fed through feedback to the input of the integrator. Such a generator can only be used to obtain an exponential function with a period of about 10 seconds or less. In addition, it does not provide high accuracy due to the fact that the integrator and the inverter are subject to time and temperature drift.

Использование известного генератора дл получени экспоненциальной функции высокой точности с периодами пор дка 100 сек приводит к значительному усложнению его: к применению усилител посто нного тока с модул цией и демодул цией.The use of a known generator for obtaining an exponential function of high accuracy with periods of the order of 100 seconds leads to a considerable complication of it: the use of a DC amplifier with modulation and demodulation.

Кроме того, из-за свойства интегрирующих конденсаторов в течение некоторого времени самопроизвольно зар жатьс после того, как они разр д тс , значительно снижаетс точность генератора при частых пусках и сброс его.In addition, due to the property of the integrating capacitors for some time, spontaneously charging after they discharge the battery, the accuracy of the generator during frequent starts and its discharge are significantly reduced.

Целью изобретени вл етс повышение точности и увеличение периодов получаемойThe aim of the invention is to improve the accuracy and increase the periods of the resulting

экспоненциальной функции. Это достигаетс тем, что на вход и выход интегратора подключены модулирующий и демодулирующий транзисторы соответственно, на базы которых поданы в противофазе переключающие импульсы с управл ющего генератора. Параллельно конденсатору интегратора подключен через ключ дополнительный конденсатор, а к входу интегратора подсоединена цепочка из сопротивлени и диода, компенсирующа дрейф демодул тора .exponential function. This is achieved by connecting modulating and demodulating transistors to the integrator input and output, respectively, to the bases of which the switching pulses from the control oscillator are applied in antiphase. Parallel to the integrator capacitor, an additional capacitor is connected via a switch, and a chain of resistance and a diode is connected to the integrator input, compensating for the demodulator drift.

На чертеже показана схема предлагаемого генератора.The drawing shows the scheme of the proposed generator.

Интегратор генератора содержит усилительThe generator integrator contains an amplifier

1, к которому подключен модул тор на транзисторе 2. Усилитель обхвачен обратной св зью с помощью интегрирующих ко 1денсаторов 3 и 4, соединенных перекидным переключателем 5. Параллельно конденсаторам 3 и 4 подключена цепочка б дл задани начального уровн , состо ща из переключател и источника напр жени . К выходу интегратора через сопротивление 7 подключен демодул тор на транзисторе 8, коллекторно-эмиттерный переход которого зашунтирован последовательно соединенными конденсатором 9 и диодом 10. Точка соединени носледних св зана с входом интегратора через сопротивление 11, к которому через соиротивление 12 подключена цепочка из сопротивлепи 13 и диода 14.1, to which a modulator is connected to transistor 2. The amplifier is looped back by integrating 1 capacitors 3 and 4, connected by a toggle switch 5. Parallel to capacitors 3 and 4, a chain b is connected to set the initial level, consisting of a switch and a source wives A demodulator at transistor 8 is connected to the output of the integrator through resistance 7, whose collector-emitter junction is bridged by series-connected capacitor 9 and diode 10. The last connection point is connected to the input of the integrator through resistance 11, to which a connection from resistance 13 and 15 is connected diode 14.

К базам транзисторов 2 и 8 подсоединен генератор 15 управл ющих импульсов.The bases of the transistors 2 and 8 are connected to the generator 15 control pulses.

В исходном состо пии переключатель цепочки 6 замкнут и кондепсаторы 3 и 4 зар жепы до напр жени источника питани этой цепочки, задающего начальный уровень экспоненты . Напр жение на выходе усилител 1 близко по величине к напр жению па конденсаторах 3 и 4, так как коэффициент усилени усилител достаточно велик. Транзистор 8, работающий в ключевом режиме, создает на своем коллекторе импульсы, амплитуда которых близка к уровню выходного напр жени усилител . При этом па диоде 10 в силу зар да и разр да конденсатора 9 создаютс импульсы , пол рность которых противоположна пол рности выходного напр жени усилител , а фаза совпадает с фазой импульсов, поступающих па базу транзистора 8. Величина этих импульсов близка к выходпому напр жению усилител , если величина сопротивлени 11 много больше величины сопротивлени 7. Эти импульсы создают ток через сопротивление 11, поступающий па вход усилител , в тот момент, когда транзистор 2 заперт, так как управл ющие импульсы с генератора 15 идут на его базу со сдвигом на 180° по отношению к управл ющим импульсам транзистора 8.In the initial state, the switch of the chain 6 is closed and the connectors 3 and 4 are charged until the supply voltage of this chain sets the initial level of the exponent. The voltage at the output of amplifier 1 is close in magnitude to the voltage on the capacitors 3 and 4, since the gain of the amplifier is large enough. A transistor 8 operating in a key mode produces pulses on its collector, the amplitude of which is close to the level of the output voltage of the amplifier. In this case, diode 10, due to the charge and discharge of capacitor 9, creates pulses, the polarity of which is opposite to the polarity of the output voltage of the amplifier, and the phase coincides with the phase of the pulses arriving at the base of the transistor 8. The magnitude of these pulses is close to the output voltage of the amplifier If the resistance value 11 is much larger than the resistance value 7. These pulses create a current through the resistance 11, the incoming PA input of the amplifier, at the moment when transistor 2 is locked, since the control pulses from the generator 15 go to its base with offset by 180 ° with respect to the control pulses the transistor 8.

При размыкании переключател цепочки 6 через конденсаторы 3 и 4 протекает ток, который суммируетс на входе с остальными токами на входе усилител , в результате на его выходе начинает нарастать напр жение по экспоненциальному закону.When the switch of the chain 6 is opened, a current flows through the capacitors 3 and 4, which is summed at the input with the remaining currents at the input of the amplifier, as a result, the voltage at the output begins to increase exponentially.

Дл подготовки повторпого пуска переключатель цепочки 6 замыкают, а переключатель 5 перевод т в противоположное положение, при этом выводы конденсатора 4 помен ютс по отношению к выводам конденсатора 3. Пеобходимость такой операции обусловлена тем, что при разр дке конденсатора часть энергии остаетс запасенной в его диэлектрике, причем она медленно освобождаетс , что выражаетс в самопроизвольном зар де конденсаторов , который может привести к большой погрешности выходного сигнала. При встречном переключении конденсаторов эти зар ды взаимно компенсируютс , что значительно спил ает погрешность при частых включени х генератора .To prepare for a restart, the switch of the chain 6 is closed, and the switch 5 is moved to the opposite position, and the terminals of the capacitor 4 are exchanged with respect to the terminals of the capacitor 3. The need for this operation is due to the fact that when the capacitor is discharged, some of the energy remains stored in its dielectric and it is slowly released, which is expressed in the spontaneous charging of capacitors, which can lead to a large error in the output signal. When the capacitors switch to the opposite side, these charges cancel each other out, which significantly reduces the error with frequent switching on of the generator.

Демодул тор, как отмечалось выше, предназначен дл получени импульсов, пол рность которых противоположна выходпому напр жению усилител . Дл изменени папр жени на выходе интегратора точно по экспоненциальному закону необходимо, чтобы амплитуда импульсов была пропорциональна этому напр жению, так как только в этом случае св зь между токами на входе усилител описываетс дифференциальным нием первого пор дка вида dU, , и.The demodulator, as noted above, is designed to produce pulses whose polarity is opposite to the output voltage of the amplifier. To change the output of the integrator exactly by the exponential law, it is necessary that the amplitude of the pulses be proportional to this voltage, since only in this case the connection between the currents at the amplifier input is described by the first-order differential form dU,, and.

-0,-0,

didi

где Сwhere C

- суммарпа емкость конденсаторов 3 и 4,- total capacitance of capacitors 3 and 4,

/( - коэффициент пропорциональности между напр жением па выходе усилител п амплитудой импульсов инвертирующего устройства, г - сопротивление И, Не - напр жение на выходе усилител , и решением этого уравнени , как известно, вл етс экспоненциальна функци / (- coefficient of proportionality between the voltage on the output of the amplifier and the amplitude of the pulses of the inverting device, g is the resistance I, He is the voltage at the output of the amplifier, and the solution of this equation is, as is known, an exponential function

u, u,,i,u, u ,, i,

где Т - период функции,where T is the period of the function,

0 - напр жение начального уровн .0 is the initial level voltage.

Но так как линейна св зь между напр жением Не и амплитудой импульсов на инвертирующем устройстве несколько нарушаетс , особенно в области малых напр женийBut since the linear relationship between the voltage He and the amplitude of the pulses on the inverting device is somewhat broken, especially in the field of low voltages

Uc, в силу имеющегос порога напр жени у диода 10, который также зависит и от температуры , то с целью повышени точности возникает необходимость его скомпенсировать. Эту компенсацию удаетс осуществить с помощью цепочки из сопротивлени 13 и диода 14, подключенной к источнику питани , так как величину сопротивлени 12 можно всегда выбрать такой, чтобы ток через пего, вызываемый падением напр жени на диоде 14, мог в значительной степени скомпенсировать погрешность , вызванную диодом 10.Uc, by virtue of the existing voltage threshold of diode 10, which also depends on temperature, in order to increase the accuracy it becomes necessary to compensate for it. This compensation can be made with the help of a chain of resistance 13 and a diode 14 connected to a power source, since the resistance value 12 can always be chosen such that the current through it, caused by the voltage drop across the diode 14, can largely compensate for the error caused diode 10.

Предмет изобретени Subject invention

Генератор экспоненциальной функции, содержащий интегратор, па входе которого включена диодно-резпстивна цепочка, и генератор управл ющих импульсов, отличающ и и с тем, что, с целью повышени точности и увеличени длительности периода экспоненты , к суммирующей точке интегратора подключен модулирующий транзистор, а к его выходу через резистор - демодулирующийAn exponential function generator containing an integrator, whose input includes a diode-resistive chain, and a control pulse generator, is also distinguished by the fact that, in order to increase accuracy and increase the duration of the exponential period, a modulating transistor is connected to the integrating point, its output through a resistor - demodulating

транзистор, коллекторно-эмиттерный переход которого зашуптирован последовательно соединенными конденсатором и диодом, точка соединени которых подключена через резистор к суммирующей точке интегратора, а на базыa transistor, the collector-emitter junction of which is covered by a series-connected capacitor and a diode, the junction point of which is connected through a resistor to the integrator summing point, and to the bases

модулирующего и демодулирующего транзисторов поданы управл ющие импульсы в противофазе с указанного генератора, причем параллельно конденсатору интегратора подключен через ключ дополнительный интегратор .the modulating and demodulating transistors are fed in in antiphase from the specified generator, and parallel to the integrator capacitor is connected via a key an additional integrator.