SU953707A1 - Генератор линейно-измен ющегос напр жени - Google Patents

Description

(5) ГЕНЕРАТОР ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ Изобретение относитс  к технике аналогового преобразовани  электрических сигналов и, в частности, пред назначено дл  использовани  в фор (ровател х длительных интервалов в|ремени. Известен генератор линейно измен ющихс  напр жений, содержащий дифференциальный операционный усилител и врем задающую КС-цепь, причем общий вывод резистора и конденсатора врем задающей RC-цепи подключен к инвертирующему входу рперациоиного усилител , а второй вывод конденсатора подключен к выходу операционно усигител , при этом в режиме генери ровани  линейно измер ющегос  напр жени  на второй вывод резистора врем задающей RC-цепи подаетс  вход ной сигнал в виде скачка уровн  посто нного напр жени , который интегрируетс  , а с выхода операционного усилител  снимаетс  линейно измен ю щеес  напр жение til. НАПРЯЖЕНИЯ Недостатком гератора  вл етс  н.евозможность использовани  времпзлдающей RC-цепи с высоким значением посто нной времени Т RC, так как входное сопротивление Rex операционного усилигелм шунтирует сопротивление врем задающего резистора R и этим самым ограничивает его сверху, т.е. ограничивает рост величины посто нной времени L до величины ТОГР Ъ ., котора  при R R - Rexр зависит практически от величины К, а будет определ тьсй величиной т.е. RBK- С, что и не позвол ет использовать описанную схему генератора в устройствах формировани  медленно линейно измен ющихс  напр жений и устройствах формировани  длительных интервалов времени, работающих по принципу формировани  линейно измен ющихс  напр жений. Наиболее близким по.технической сущности к изобретению  вл етс  ге3 нератор линейно измен ющегос  nanpfrжени , содержащий дифференциальный операционный усилитель, врем задающую RC-цепь и два резистивных делител , причем общий вывод двух резисторов первого делител  подключен к инвертирующему входу операционного усилител , а вторые выводы этих резисторов подключены соответственно к общей шине и к выходу операционного to усилител ; общий вывод резистора и конденсатора врем задающей RC-цепи подключен к неинвертирующему входу операционного усилител , второй вывод конденсатора подключен к общей шине, а вто.рой резистора - к общему выводу второго резистивного делител , при этом вторые выводы резисторов последнего подключены соответственно к источнику входного напр жени  и к выходу операционного усилител . В режиме генерировани  линейно измен ющегос  напр жени  на второй вывод резистора резистивного делител  подаетс  входной сигнал в виде скачка уровн  посто нного напр жени , который интегрируетс , а с выхода операционного усилител  снимаетс  линейно измен ющеес  напр жение 2. При определенном соотношении величин сопротивлений резисторов, примен емых в известной схеме,теоретически можно получить небольшое увели чение посто нной времени интегрировани  входного сигнала, однако на практике это не реализуетс , так ка резисторы с большими номиналами сопротивлени  имеют высокий процент разброса их величин, и условие повышени  посто нной времени интегрировани  выполнить невозможно, при этом наличие в схеме генератора двух резистивных делителей, выполн ющих функции масштабировани  в цеп х отрицательной и положительной обратных св зей операционного усилител , привод т к резкому снижению реальной ве личины коэффициента усилени  операционного усилител  и, как следствие к понижению входного сопротивлени  его и к уменьшению посто нной време ни интегрировани , а подключение п ти резисторов к входам операционного усилител  приводит к тому же к высокому уровню напр жени  шума на выходе последнего, что снижает точнос генерировани  линейно измен ющегос  напр жени . 7 Цель изобретени  - увеличение посто нной времени интегрировани  и повышение точности генерировани  линейно измен ющегос  напр жени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генераторе, содержащем дифференциальный операционный усилитель, врем задающую RC-цепь и стабилизированный источник двухпол рного напр жени , врем задающа  RC-цепь подключена к шинам стабилизированного источника , двухпол рного напр жени , общий вывод конденсатора и резистора, врем задающей RC-цепи подключен к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилител , инвертирующий вход которого соединен с его выходом, при этом средний вывод стабилизированного источника двухпол рного напр жени  соединен с общей шиной дифференциального операционного усилител . На фиг. 1 пр-едстовлена схема генератора линейно измен ющегос  напр жени ; на фиг. 2 - временна  диаграмма его работы; на фиг. 3 - сравнительна  характеристика, показывающа  эффект повышени  посто нной времени в предлага.емом устройстве по отношению к традиционному выполнению его; на фиг. Ц и фиг. 5 варианты выполнени  генератора линейно измен ющегос  напр жени ; на фиг. 6 и фиг. 7 - диаграммы их работы соответственно. Генератор линейно измен ющегос  напр жени  (фиг. 1) содержит дифференциальный операционный усилитель 1, врем задающую RC-цепь 2 и стабилизированный источник двухпол рного напр жени  3, состо щий из последовательно , соединенных двух стабилитронов 4 и 5 и баластного резистора 6, при этом общий вывод конденсатора 7 и резистора 8 врем задающей цепи 2 подключен к неинвертирующему входу 9 дифференциального операционного усилител  1, выход 10 которого соединен с его же инвертирующим входом 11, а вторые выводы конденсатора 7 и резистора 8 подключены сос тветственно к плюсовой шине 12 минусовой шине 13 стабилизированного двухпол рного источника напр жени  3, к которым подключены выводы питани  дифференциального операционного усилител  1, причем обща  шина последнего соединена со средним выводом 1 источника питани  3. При подключении к устройству (фиг. 1) источника питани  посто нного тока с напр жением +Е на шина 12 и 13 устанавливаютс  относительн точки искусственного нул  И с ус ловным нулевым уровнем напр жени  Ufl (фиг. 2) соответственно уровни стабилизированного напр жени  которые подаютс  как на вво ды питани  микросхемы операционного усилител  1, так и на вторые выводы врем задающих конденсаторов 7 и резистора 8 врем задающей RC-цепи 2. В начальный момент времени после включени  питани  при t О падение напр жени  на конденсаторе 7 равно нулю, т.е УС О, поэтому инвертир щий вход 9 операционного усилител  оказываетс  под потенциалом плюсовой шины 12 со стабилизированным ур нем напр жени  ., а на выходе 1 операционного усилител  1 относител но нулевого уровн  напр жени  Ug, установившегос  в точке I между ст билитронами и 5, которые формирую разнопол рные уровни напр жени  и устанавливаетс  уровень выходного напр жени , соответствующий напр жению насыщени  конкретного ти микросхемы операционного усилител  т.е. - +Ue,bix-( нас. Далее при t О начинаетс  процес зар да конденсатора 7 через резистор 8 и через входное сопротивление Rgj( операционного усилител  1, т.е. начинаетс  процесс интегрировани  скачка уровн  посто нного напр жени  , в результате чего на выходе 10 операционного усилител  1 формируетс  сигнал Uob,(t) с линейно измен ющимс  во времени напр жением, уровень которого спадает от величи Ь1 Ugbu +Ug,,;.,цc}c до величины Jвы Ugbix7Hqt. чего процесс формировани  линейно измен ющегос  напр жени  заканчиваетс . Дл  повторени  следующих циклов работы генератора электрический режим его возвращают в исходное состо  ние путем отключени  источника питани  с напр жением +Е или путем замыкани  обкладок конденсатора 7 с последующим подключением источника питани  или размыканием цепи, шунтирующей конденсатор 7. Предлагаемый генератор линейно измен ющегос  напр жени  может быть также использован в качестве формировател  длительных интервалов време ни, при этом используетс  линейно спадающий участок выходной характеристики (фиг. 2) от уровн  +UBbfxiHCJc до уровн  опорного напр жени , при котором срабатывает выходной каскад (не показан), т.е. до уровн  Ug(j,j и,..р , причем используетс  калиброванна  величина изменени  выходного напр жени  ди UgbinlHac - (-Ucp) Bbi ciHac Uc p const, котора  определ ет величину формируемого интервала времени дТ. На фиг. 3 представлены экспериментально полученные зависимости 6Т f(R) -при С const и ди const. Зависимость 15 дл  традиционной схемы Cl3, а зависимость 16 - дл  предлагаемой схемы генератора. Наклонные участки кривых 15 и 1б отражают рабочий диапазон использовани  посто нной времени t врем задающей RC-цепи, а нелинейные и горизонтальные участки этих кривых определ ют порог, ограничивающих возможностей повышени  величины Т до Эффективность работы предлагаемого . генератора выражаетс  возможностью резкого увеличени  посто нной време интегрировани , определ емой величиной коэффициента усилени  К операционного усилител  1, так как входное сопротивление Rgxi последнего дл  схемы повторител  напр жени , используемой в Предлагаемом генераторе, возрастает в К + 1 раз, т.е. ReXf (к + 1) , где коэффициент усилени  К дл  современных операционных усилителей имеет величины К 2000.0125000 , а в эксперименте кратность повышени  посто нной времени равна более чем четырем пор дкам (фиг. 3). Эффект повышени  точности формировани  линейно измен ющегос  напр жени  выражаетс  возможностью интерпо- . л ции линейного наклонного участка характеристики в область высоких значений посто нной времени Т и возрастани  предельной величины сопротивени  RnP врем задающей RC-цепи от до Rf,p , а таке снижением величины напр жени  шуа на выходе генератора из-за сокращени  количества резисторов, подключенных к входам операционного усилител , обеспечени  потенциальной возможости уменьшени  номинальной величиы сопротивлени  резистора R врем эдающей RC-цепи.

Второй вариант схемы генератора линейно измен ющегос  напр жени  (фиг. , диаграмма работы на фиг, 6) позвол ет дополнительно повысить посто нную времени интегрировани  в 89 раз, а третий вариант схемы генератора /мнейно измен ющегос  напр же ни  (фиг. 5, диаграмма работы на фиг. 7) позвол ет дополнительно повысить посто нную времени интегрировани  в 60 раз. Повторные циклы работы дл  обоих вариантов осуществл ютс  путем отключени  источников питани  и закорачиванием врем задающего конденсатора с последующим подключением источников питани  и размыкани  цепей , шунтирующих врем задающие конденсаторы .

Claims (2)

1. Генератор линейно измен ющегос  напр жени , содержащий дифференциальный операционный усилитель, врем задающую RG-цепь и стабилизированный источник двухпол рного напр жени , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  посто нной времени и повышени  точности, врем задаю.ща  RC-цепь подключена к шинам стабилизированного источника двухпол рного напр жени , общий вывод конденсатора и резистора врем задающей RC-цепи кодключен к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилител , инвертирующий вход которого соединен с его выходом .

2. Генератор по п. 1, о т л и чающийс  тем, что средний вывод стабилизированного источника двупол рного напр жени  соединен с общей шиной дифференциального операционного усилител .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 2245 01,

кл. G Об G 7/18, опублик. 1973.

2.Гутников B.C. Интегральна  электроника в измерительны с устройствах . Л., Энерги , 1980, с. 139 (прототип),

п,0Фиг .1

,

fcr

/Л/дГв

55

«ч

-f

/cr

if/MI нас.

euxiHac

Фи.1

f/ 4с±}

I

-fr0-HZD

UtM

0tf.

Фиг.5 Ю UfMX