SU714622A1 - Устройство формировани экспоненциального напр жени - Google Patents

Description

Насто щее изобретение касаетс  импульсной техники и может быть использовано в информационно-измерительной и вычислительной технике. Известен генератор экспоненциального напр жени , содержащий усилительный элемент, ключевое устройство, параллельную RC-цепочку, блок управлений источник напр жени  1. Однако у известного генератора величина начального напр жени  зависит от параметров усилительного элемента и поэтому нестабильна. Кроме того сопротивление нагрузки оказьивает вли ние на величину посто нной времени экспо ненциального напр жени . Известен также генератор экспоненци ального напр жени , построенный на основе зар да в разр де конденсатора.через посто нное сопротивление. Дл  умен шени  вли ни  нагрузки выходное напр жени .- конденсатора здесь усиливаетс  усилителем 2. Недостатком этого генератора  вл етс  зависимость величины начального значени  экспоненциального напр жени  от величины коэффициента усилител . В диапазоне температур ±60 С изменение величины начального напр жени  экспоненты превышает 5%, Наиболее близким по технической сущности решением к предлагаемому  вл етс  устройство формировани  экспоненциального напр жени , содержащее входной усилительный элемент, ключевое устройство, последовательную 1 С-цепочку С ЗЗ. Недостатком этого устройства  вл етс  зависимость начального напр жени  от величин падени  напр жени  на двух усилительных элементах (эмиттерных повторител х). Однако известно, что напр жени  база змиттер транзисторов существенно измен ютс  с изменением температуры. Это приводит к нестабильности величины начального напр жени  экспоненты. Цель изобретени  - повышение стабильности начального значени  экспоненциального напр жени .

Дл  этого в устройство формировани  экспоненциального напр жени , содержащее источник входного напр51жени , выхо которого соединен со входом инвертирующего -усилител , интегрирующую RC- аепь, вход которой соединен с выходом рвчэр дного ключа, входы которого подключены к выходу инвертирующего усилител  и к общей шине, а выход интегрирующей gC-иепи соединен со входом согласующего усилител , введены коммутирующий ключ, интегратор и блок управлени , причем вход интегратора соединен с выходом коммутирующего ключа, входы которого подключены к выходу согласую щего усилител  и к выходу источника входного напр жени , выход интегратора соединен с управл ющим входом инвертирующего усилител , а выходы блока управлени  соединены с управл ющими входами разр дного и коммутирующего ключей .

Введение интегратора и ключа позвол ет производить сравнение величины начального напр жени  экспоненты с входным на пр жением и создавать управл ющее воздействие, подаваемое на управл ющий вход усилител  с регулируемым коэффициентом усилени .

На чертеже приведена структурна  электрическа  схема устройства формировани  экспоненциального напр жени .

Устройство формировани  экспоненциального напр жени  содержит источник

1входного напр жени , инвертирукрщий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усилени , блок управлени  3, ключ 4, интегрирующую RC-цепь/ 5, согласующий усилитель 6, коммутирующийр ключ

7, интегратор 8. ...

Устройство формировани , экспоненциального напр жени  работает следующим образом. Входное напр жение с, выхода источника 1 входного напр жени  поступает на вход инвертирующего усилител 

2с регулируемым коэффициентом передачи - К. На его выходе образуетс  напр жение равное К. U- , . Сигналом с первого выхода блока управлени .

3переключаетс  ключ 4, подключа  ; вход последовательной 1 С-цепочки 5,

то к напр жению - К U , то к общей шине. При этом происходит зар д и разр д конденсатора RC-цепочки 5. Врем  разр да и врем  зар да одинаков и равны Т/2, где Т - период следовани  импульсов с выходом блока 3 управлени . На выходе этой цепочки во врем 

7146224

зар да конденсатора формируетс  экспоненЦиальное напр жение.

3i (-«)

а во врем  разр да

--i, - ,

где .г- посто нна  времени цепочки 5. ,

Эти экспоненциальные напр жени  усиливаютс  согласующим усилителем 6, имеющим .коэффициент передачи К, .

На выходе устройства в течение пе- риода Т, соответственно, будем получать экспоненциальные напр жени 

-u(, u,-u,

Э1

где

и.к„-к.-ивк

Напр жени  U

и и

поступают

э

Э2

через коммутирующий ключ 7 на вход интегратора 8 и уменьшают зар д кон- 5. денсатора интегратора 8 на величину

.

(1)

где К,

коэффициент передачи интегратора 8,

Т г

t ™,

% тJ нO-Ocit.,e dt.(2),

от

2

На второй вход коммутирующего ключа 7 с источника выходного напр жени  1 подано входное напр жение, которое за период Т вызывает увеличение зар да конденсатора интегратора на величину

2 .(3)

Коммутирующий ключ. 7 сигналами со BTOpoiro выхода блока управлени  3 управл етс  так, что в течение одного периОда Т формировани  экспоненциального напр жени  соединен с выходом устройства , а в течение следующего периода - с выходом иcтoчниka входных, сигналов 1.. . ,,

В установившемс  режиме изменени  зар дов одинаковы и из равенства

,

ч (4)

с учетом (1), (2), (3) получаем

и 2.и .

и вх.

Claims (1)

1. Таким образом величина начального напр жени  предложенного устройства oKooi.aiaorcH ноааочс щей от параметре схемы It потому стабильной. Покажем, что изменени  параметров схемы, в частности, коэффициентов передачи усилительных элементов, не приводит к изменению величины начального напр жени  экспоненты, В пост|1)оенном устройстве величина коэффициента передачи инверти{)ующёго усилител  2 выбираетс  равной К -Кн .ог,. . где Raon. - начальное значение сопротивлени  оптрона, определ емое током, протекающим через лампочку оптрона от источника Е при выход ном напр жении J интегратора 8 равном нулю. При этом должно выполн тьс  - Кгусловие К. 2, и,.следовательно. обеспечиваетс  равенство J 2U даже при О. Пусть с изменением внешних условий например, температурь изменились величина коэффициентов передачи усилитель теперь уже К ных элементов и и как следствие . Это приведет к тому, что начнет измен тьс  величина напр жени  Ц на выходе интегратора. Напр жение U О добавл  сь к напр жению Е изменит ток протекающий через оптрон, что приведет к изменению его сопротивлени  и, следовательно , к изменению коэффициента передачи К у инвертирующего усилител  2, Изменение коэффициента передачи будет происходить до тех пор, пока вновь наг пр жение интегратора 8 не достигнет величины и , при котором станет выполн тьс  равенство (4) и следовательно вновь установитс  величина начально го напр жени  экспоненты, определ ема  (5). Установившеес  значение напр жени  интегратора u будет сохран тьс  и следовательно, будет сохран тьс  новое установившеес  значение коэффициента передачи инвертирующего усилител , обе печивающее выполнение равенства (5). В установившемс  режиме устройство работает как безынерционное. Введение новых элементов, ключа и , интегратора, позволило значительно повысить стабильность начального напр же ни  экспоненты, С помощью ключа осуществл етс  поочередное подключение ко входу интегратора входного напр жени  и экспоненциального. Интегратор выполн ет сравнение средних напр жений, поступлющих на.его вход, и вырабатывает управл ющее воздействие на усилитель с регулируемым коэффициентом передачи. Благодар  этому устанавливаетс  такое значение коэффициента усилени  усилител  2, при котором обеспечиваетс  точное соблюдение равенства. Нестабильность начального значени  напр жени  экспонентьт, по сравнению, с известным устройствотЛ, уменьшилась более, чем в 10 раз. Устройство формировани  экспонендшшьнаго напр жени , выполненное по описанной схеме, было изготовлено и испытано на кафедре автоматики и телемеханики Смоленского филиала МЭИ, Устройство имеет следующие данные: амплитуда выходного напр жени  5В; посто нна  времени экспоненты 0,1 мс, нестабильность начальной амплитуды в диапазоне температур i 60 С не превышает 0,3%. Формула изобретени  Устройство формировани  экспоненциального напр жени , содержащее источник входного напр жени , выход которого соединен со входом инвертирующего усилител , интегрирующую RC-цепь, вход которой соединен с выходом разр дного ключа, входы которого подключены к выходу инвертирующего усилител  и к общей шине, а выход интегрирующей RC цепи соединен со входом согласующего усилител , отличающеес  тем, что, с целью повышени  стабильности начального уровн  выходного сигнала , в него введены коммутирующий ключ, интегратор и блок управлени , причем вход интегратора соединен с выходом коммутирующего ключа; входы которого подключены к выходу согласующего усилител  и к выходу источника входного напр жени , выход интегратора соединен с управл ющим входом инвертирующего усилител , а выходы блока управлени  соединены с управл ющими входами разр дного и коммутирующего ключей. Источники информации, . прин тые во внимание при экспертизе 1,Куликовский и др. Автоматические измерительные приборы с устройствами дл  выполнени  математических операций , М,, Энерги , 1970, с. 51, рис,54 .. 2,Смолов В, Б. Вычислительные машины непрерывного действи , М,, Высша  школа; 1964, с. 185, рис, 1У-13. 3,Авторское свидетельство СССР № 535723, кл, И 03 К 3/02, 1976 (прототип),