Аналоговый интегратор

(54) АНАЛОГОВЫЙ (57) Изобретен ройствам преоб НТЕГРАТО е о азов носитс ния электричесбыть использо- иислительной ких сигналов и вано в автомат, технике, радиотмоделирования в электрических ц вания, вычислен ке, в ехник реал е и связи для ьном времени авторегулирораметров слуепеи, ия па ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ емы в радиоэлектроннои аппаратуре Сов, радио, 1979, с. 132. чаиных процессов, математическогомоделирования, аналого-цифровогопреобразования сигналов. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот за счет увеличения еговерхней границы. Интегратор содержит первый и второй усилительныетранзисторы, две шины питания, первый и второй генераторы тока, накопительный конденсатор, зарядныйрезистор и эмиттерный повторительна полевом транзисторе с нагрузочным резистором в цепи истока. Достижение поставленной цели обеспеченоза счет введения второго генератора тока и новых связей между элементами, позволившим устранить дополнительный фазовый сдвиг в усилительной части схемы благодаря включению накопительного конденсатора параллельно основной паразиткой емкости, 1 нл, 1257669Изобретение относится к устройствам преобразования электрическихсиигналов и может быть использованов автоматике, вычислительной технике, радиотехнике и связи для моделирования в реальном времени электрических цепей, авторегулирования,вычисления параметров случайных процессов, математического моделирования, аналого-циФрового преобразования сигналов.Цель изобретения - расширениедиапазона рабочих частот за счетувеличения его верхней границы.На чертеже изображена схема интегратора,Интегратор содержит первый ивторой усилительные транзисторы 1и 2, эмиттеры которых объединены ичерез пятый генератор 3 тока подключены к первой шине ч питания, базатранзистора 1 является входом 5 интегратора, база транзистора 2 соединена с шиной нулевого потенциала,коллектор первого транзистора 1 подключен к второй шине 6 питания, коллектор второго усилительного транзистора 2 соединен через второйгенератор 7 тока с второй шиной 6 питания .и с первой обкладкой накопительного конденсатора 8, параллельно которому включен зарядный резистор 9, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала,первая обкладка конденсатора 8 соединена также с затвором полевоготранзистора 10, включенного по схеме повторителя, сток которого подключен к второй шине 6 питания, аисток соединен с выходом 11 интегратора и через нагрузочный резистор12 - с шиной нулевого потенциала,Аналоговый интегратор работаетследующим образом.Все транзисторы схемы находятсяв активном режиме, Ток эмиттера идентичных транзисторов 1 и 2 1 задаетося генератором 3 тока, Коллекторныйток тра.нзистора 2 разряжает конден. -сатор 8, напряжение на котором приотсутствии сигнала на входе 5 определяется токами генераторов 3 и 7и резистором 9 и выбирается равнымполовине напряжения Е на второй шине 6 питания. Если транзисторы 1и 2 идентичны, а ток генератора 7выбран равным 1, то напряжение встатике на конденсаторе 8 где К - сопротивление зарядногорезистора 9,Прц этом условии К = Е/21-1.Если на вход 5 от источника входного напряжения поступает сигнал,то изменяется коллекторный ток транзистора 2, что приводит к изменениюнапряжения на конденсаторе 8, Зтоизменение напряжения передается повторителем на транзисторе 10 на выход11 устройства.5Найдем частотную характеристикусхемь. При этом на вход 5 устройствапоступает, гармонический сигналБ (у) =1 е , а на выходе действует,ш 120 сигнал / (,). Коэффициент передачисхемы К(Ы) = Н (у)Я у,(сд). НапряжениюБд) соответствует ток эмиттератранзистора 2 1; - /,(ы)/2 г , где гз -сопротивление эмиттерного перехода, 25причем г = 2 /1 (р - тепловой потенциал, поэтому 1 з 2(Ы) =/ (сд) 1 ЙЦгТок эмиттера передается в коллектор с коэффициентом передачи М (сд), ЗОследовательно, 1 (ь):1/ , ( )1 /вл л уПоскольку коллекторная цепь транзистора 2 в активном режиме представляет собой генератор тока 1 (Я)К Фнагруженный на емкость конденсатора8, и параллельно включенные сопро тивления коллектора транзистора 2 ги зарядного резистора К, а такжевходное сопротивление полевого транзистора 1 Огто, представив параллельно включенные транзисторы 40 эквивалентным сопротивлением КЭ- г,/ К/ гполучим напряжение наконденсаторе 8 У(и) =1(ю) В/1+ЗЯКзСПодставив в это выражение ранее полученное значение 1 (И), найдем45Ме, (и)=л, си)исси) 4 у, йиу,СПри условии, иуо в ос ус и св, в С=ЕС/21,-К 1, коэффициент усиления 5 О на низких частотахЕКа 21,4,( --1)может регулироваться н широких пределах выбором 1.Найдем верхний диапазон рабочихчастот, полагая высшую рабочую частоту аналогового интегратора равной/49 Тираж 671 ВНИИПИ Государственпо делам изобрете 3035, Москва, Ж,Заказ 49 Подписноеого комитета СССРий и открытийРаушская наб., д. 4 Проектная,оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор частоте единичного усиления. С этой целью положим П(ы)/01(ы) = 1. При этом условии й = м (У) Е/8 ьр,С.Для рабочих частот транзистора, на которых м (ы) й 1, верхний рабочий диапазон аналогового интегратора определяется током Е. В предельном случае, полагая Е = 0,01 А, С=С 20 пф, получим й = 60 МГц, Расчетное значение высшей рабочей частоты интегратора практически может быть реализовано в случае использования транзисторов с граничной частотой передачи тока эмиттера Й=ГВ интеграторе дополнительный фазовый сдвиг устранен благодаря включению накопительного конденсатора параллельно паразитной емкости С и, следовательно, использования ее в качестве накопительной. Фазовый сдвиг, вносимый частотной зависимостью коэффициента передачи М (ю) от частоты, мал, поскольку постоянная времени быстродействующих транзисторов составляет десятки пикосекунд. Формула и з о б р е т е н и яАналоговый интегратор, содержащий первый и второй усилительные транзисторы, эмиттеры которых объединены и через первый генератор токаподключены к первой шине питания,накопительный конденсатор, повторитель, выполненный на полевомтранзисторе, затвор и сток которогосоединены соответственно с коллектором второго усилительного транзистора и с второй шиной питания, а ис О ток через нагрузочный резистор подключен к шине нулевого потенциалаи является выходом интегратора, база второго усилительного транзистора соединена с шиной нулевого потен циала, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения диапа -зона рабочих частот за счет увеличения его верхней границы, он содержит второй генератор тока, кото рый включен между коллектором второго усилительного транзистора ивторой шиной питания, накопительный конденсатор и зарядный резистор включены параллельно между коллектором второго усилительного транзистора и шиной нулевого потенциала, коллектор пер.вого усилительного транзисторасоединен с второй шиной пита ния, а его база является входоминтегратора.