SU424167A1

SU424167A1 - VOLTAGE INTEGRATOR

Info

Publication number: SU424167A1
Application number: SU1717523A
Authority: SU
Original assignee: Э. Л. Барьюдин; Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического
Priority date: 1971-11-23
Filing date: 1971-11-23
Publication date: 1974-04-15

Description

1one

Изобретение может найти ирименение в измерительной технике, когда необходимо иметь выходной сигнал, пропорциональный интегральному значению входного переменного сигнала .The invention may find application in measurement technology when it is necessary to have an output signal proportional to the integral value of the input variable signal.

Существуюш,ие интеграторы переменного напр жени часто не обеспечивают необходимой точности и быстродействи интегрировани в сочетании с высоким уровнем выходного сигнала в виде посто нного напр жени , что объ сн етс спецификой интегрировани переменного сигнала за малое врем .The existing AC voltage integrators often do not provide the necessary accuracy and integration speed in combination with a high output voltage level in the form of a constant voltage, which is explained by the specificity of the integration of the AC signal in a short time.

С целью повышени точности и быстродействи устройства в интегратор введены два токостабилизирующих двухполюсника на транзисторах, между базой и эмиттером каждого из которых включены последовательно источник посто нного напр жени , вторична обмотка трансформатора и врем задающий резистор, коллектор одного транзистора подключен к интегрирующему конденсатору непосредственно , а другого - через ключ.In order to increase the accuracy and speed of the device, two current-stabilizing two-pole transistors are introduced into the integrator, between the base and the emitter of each of which are connected in series a source of constant voltage, the secondary winding of the transformer and the time setting resistor, the collector of one transistor is connected to the integrating capacitor directly and the other - through the key.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Интегратор содержит: интегрирующий конденсатор 1, токостабилизирующие двухполюсники 2, 3, состо щие из транзисторов 4, 5, врем задающих резисторов б, 7 и вторичных обмоток 8, 9 входного трансформатора 10, источники посто нных напр жений 11 -14 и The integrator contains: an integrating capacitor 1, current-stabilizing two-terminal 2, 3, consisting of transistors 4, 5, the time of the setting resistors b, 7 and the secondary windings 8, 9 of the input transformer 10, the sources of constant voltage 11 -14 and

ключи 15, 16, управл ющие работой интегратора .keys 15, 16 controlling the operation of the integrator.

Интегратор представл ет собой два токостабилизирующих двухполюсника 2, 3, выполненных на транзисторах 4, 5, которые зар жают одну и ту же интегрирующую емкость 1.The integrator consists of two current-stabilizing two-port devices 2, 3, made on transistors 4, 5, which charge the same integrated capacitance 1.

Интегрирование входного сигнала происходит за врем , равное половине периода входного напр жени , к концу которого на емкости 1 запоминаетс напр жение, пропорциональное интегральному значению исследуемого сигнала.The integration of the input signal takes place in a time equal to half the period of the input voltage, by the end of which the capacitance 1 stores a voltage proportional to the integral value of the signal under study.

Работа интегратора протекает следующим образом.The work of the integrator proceeds as follows.

Замыканием ключа 15 производитс разр д интегрирующего конденсатора 1, после чего на половину периода входного напр жени конденсатор 1 через ключ 16 подключаетс в непь токостабилизаторов 2 и 3.The closure of the switch 15 is discharged into the integrating capacitor 1, after which for half the period of the input voltage, the capacitor 1 is connected through the switch 16 to the voltage stabilizers 2 and 3.

В течение указанного полупериода, когда ключ 15 разомкнут, а ключ 16 замкнут, происходит интегрирование входного синусоидального сигнала. По окончании интегрирующего полупериода ключ 16 размыкаетс и на конденсаторе 1 запоминаетс напр жение, пропорциональное интегралу входного сигнала . В таком состо нии схема остаетс до следующего цикла измерени , когда конденсатор 1 виовь разр дитс через ключ 15 и произойдет иовый цикл преобразовани . Цикличность преобразовани и пор док работы ключей обеспечиваетс специальиым устройством управлени . За врем интегрировани емкость 1 зар жаетс выходным током /1 токостабилизатора , выполненного на транзисторе 4, и разр жаетс током /2 токостабилизатора, выполненного на транзисторе 5. Дл токов /1 и /2 можно записать: , -Ь f/M sin at - f/бэ, 1 г UdKi ii - y-iг KOi -i-;; , 2 - Ум sin wt - U63, , ,, I-, - ,г ко, r коэффициенты усилени по OTI и as току транзисторов 4 и 5; t/M и и - амплитуда и кругова частота интегрируемого на пр жени ; f/бэ, и , - напр жени на смещенных в пр мом направлении эмиттерныхпереходах транзисторов 4 и 5; /ко, и /ко, -тепловые токи транзисторов 4 и 5; f/6Ki и и(,к, - напр жени на коллекторных переходах транзисторов 4 и 5; Гк, и Гк, - сопротивлени коллектортранзистоного перехода ров 4 и 5. Дл выходного напр жени схемы Ь,„,р можно записать: ( 3) 40 (l,, где С - емкость интегрирующего конденсатора , 7 - -период входного напр жени . Если добитьс равенства нулю выходного напр жени при , то, пользу сь выражени ми (l)-f-(3) дл /1-/2, можно записать: /.-/.-f«.|i--«l- - + /Ko.+ RI бк. . Q / +/ко.+ 45 50 При выполнении равенства (4) посто нные составл ющие токов А и /2 токостабилизирующих двухполюсников будут равны и не будут давать составл ющей в выходном сигнале интегратора . В случае такой настройки схемы дл вых можно получить следующее выражение: 6М sin at .4/м sin (at + z:; Откуда окончательно дл . можно записать: j4i а, I, С/, обозначить посто нную величину 1 / ., через k, то 11 - Ь - : где /-частота исследуемого сигнала. Из последнего выражени видно, что выходное напр жение пропорционально отнощеПИЮ амплитуды к частоте входного напр жеПредмет изобретени Интегратор переменного напр жени , содержащий интегрирующий конденсатор, входной трансформатор, источники посто нных напр жений и ключи, один из которых подключен параллельно интегрирующему конденсатору , отличающийс тем, что, с целью повыщени точности и быстродействи интегратора , он содерлсит два токостабилизирующих двухполюсника на транзисторах, между базой и эмиттером каждого из которых включены последовательно источник посто нного напр жени , вторична обмотка трансформатора и врем задающий резистор, коллектор одного транзистора подключен к интегрирующему конденсатору непосредственно, а другои - через ключ.During the specified half-period, when the key 15 is open, and the key 16 is closed, the input sinusoidal signal is integrated. At the end of the integrating half period, the key 16 is opened and a voltage proportional to the integral of the input signal is stored on the capacitor 1. In this state, the circuit remains until the next measurement cycle, when capacitor 1 is discharged through switch 15 and the conversion cycle is completed. The cyclical nature of the transformation and order of operation of the keys is provided by a dedicated control device. During the integration time, capacitance 1 is charged by the output current / 1 of a current stabilizer performed on transistor 4 and discharged by current / 2 of a current stabilizer performed on transistor 5. For currents / 1 and / 2, you can write: - –f / M sin at - f / b, 1 g UdKi ii - y-ig KOi -i- ;; , 2 - Um sin wt - U63,, ,, I, -, g ko, r gain factors for OTI and as current for transistors 4 and 5; t / M and and are the amplitude and circular frequency of the integrable voltage; f / ba, and, - voltage across the emitter transitions biased in the forward direction, transistors 4 and 5; / ko, and / ko, - thermal currents of transistors 4 and 5; f / 6Ki and u (, k, are the voltages at the collector junctions of transistors 4 and 5; HK and HK, are the resistance of the collector transistor junction 4 and 5. For the output voltage of the circuit b, „, p, we can write: (3) 40 (l, where C is the capacitance of the integrating capacitor, 7 is the input voltage period. If the output voltage is equal to zero, then, using the expressions (l) -f- (3) dl / 1- / 2 , it is possible to write down: / .-/.-f.peak .|i-- numberll- - + /Ko.+ RI bk. Q / + / ko. + 45 50 In case of equality (4), the constant components of the currents A and / 2 current stabilizing bipolar networks will be equal and will not be given component in the output signal of the integrator. In the case of such a setup for the output, you can get the following expression: 6M sin at .4 / m sin (at + z :; From where you can finally write: j4i a, I, С /, denote constant 1 /., where k is the frequency of the signal under study. The last expression shows that the output voltage is proportional to the ratio of the PIT amplitude to the frequency of the input voltage The invention has an AC voltage integrator containing an integrating capacitor, the input voltage transformer, sources of constant voltages and keys, one of which is connected in parallel to the integrating capacitor, characterized in that, in order to increase the accuracy and speed of the integrator, it contains two current-stabilizing two-pole transistors, between the base and emitter of each of which are connected in series a source of constant voltage transformer winding and time setting resistor, the collector of one transistor is connected to the integrating capacitor directly, and the other is connected via a switch.

L .L.