Интегрирующее устройство

(22 Заявлено 20.1075 (21) 2182271/18 - 24с присоединением заявки Ио(51)М. Кл. С 06 С 7/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЯСТВО Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радио- приемным устройствам, и может быть использовано в качестве регулятора для усилителей с автоматической регулировкой Усиления (АРУ)Известны устройства, содержащие дифференциальный усилитель (ДУ), инвертирующий вход которого через конденсатор соединен с выходом и через резистор со входом устройства, и цепь, создающую пороговое напряжение на неинвертирующем входе ДУ 1) и 21.Недостаток аналогов - большое 15 время установления, под которым следует понимать интервал от момента, когда поданный входной сигнал превысит пороговое напряжение, до момента перехода ДУ из режима ограничения в режим линейного усиления, т.е. до момента начала интегрирования.Наиболее близким по технической сущности является интегрирующее уст" ройство, ссдержащее дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через интегрирующий конденсатор соединен с выходом дифференциального усилителя и через масштабный резис,тор со входом устройства, и источник;йорогового напряжения, подключенный к неинвертирующему входу дифференцианого усилителя. При указанном .соединении элементов сигнал на выходе устройства пропорционален интегралу разностного сигнала, т.е. разности потенциалов инвертируюшего и неинвертирующего входов ДУ 3).Однако известное устройство имеет недостаток - большое время установления, Это обусловлено следующим. Одно из основных требований к ДУ - большой коэффициент усиления. Поэтому современные ДУ работают в режиме линейного усиления только если разностный сигнал не превосходит единиц милливольт. Пороговое напряжение ДУ обычно выбирается порядка сотен милливольт. Следовательно, при исчезновении входного сигнала разностный сигнал возрастает до сотен милливольт и ДУ переходит в режим глубокого ограничения. Этот режим будет начальным (статическим) режимом рассматриваемого устройства при отсутствии входного сигнала. Оче" видно, что при подаче входного сигнала, даже имеющего крутой фронт и поэтому практически мгновенно превышающего пороговое напряжение, имеющееся на неинвертирующем входе ДУ, устрой 693392ство начнет выполнять свою основнуюфункцию интегрирования разностногосигнала не сразу. Интегрирование каклинейная операция начнется с запаздыванием на время, необходимое дляперехода ДУ из режима ограничения 5в режим линейного усиления, Времяустановления, характеризующее этозапаздывание, на практике составляет несколько десятков микросекунд.Целью изобретения является сокращение времени установления.Поставленная цель достигаетсятем, что в интегрирующее устройствовведены генератор тока на тран.исторе, ограничительный резистор и 15нелинейный блок сопряжения, при этомВыход дифференциального усилителясоединен с эмиттером транзисторагенератора тока и через последовательно соединенные нелинейный блоксопряжения и ограничительный резистор - с базой транзистора, коллек -тор которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, причем выход нелинейного блокасопряжения является выходом интегрирующего устройства,На чертеже приведена функциональная схема устройства.Интегрирующее устройство содержитдифференциальный операционный усилитель 1, масштабный резистор 2, интегрирующий конденсатор 3, нелинейныйблок сопряжения 4, генератор тока натранзисторе 5, ограничительный резистор 6 и источник порогового напря- З 5жения 7,Инвертирующий вход дифференциального усилителя через интегрирующийконденсатор 3 соединен с выходом это"го усилителя и через масштабный рэ Озистор 2 - со входом устройства. Неинвертирующий вход дифференциальногоусилителя 1 присоединен к одномуполюсу источника порогового напряжения 7, другой полюс которого заземлен. Выход дифференциального усилителя 1 соединен с эмиттером транзистора 5 и через последовательно соединенные нелинейный блок сопряжения 4 иограничительный резистор 6 - с базойэтого жетранзистора, Коллектор транзистора 5 соединен с инвертирующимвходом дифференциального усилителя 1.Точка соединения нелинейногоблока сопряжения 4 и резистора бявляетая выходом интегрирующегоустройства.Назначение элементов заключаетсяв следующем, ДУ 1, резистор 2 и конденсатор 3 образуют интегратор спостоянной времени, в К раз (К - 6 Окоэффициент усиления ДУ) превосходящей постоянную времени НС-цепи, состоящей из резистора 2 и конденсатора3. Нелинейный блок сопряжения (НБС)4 выполняет две функции: линейного 65 буферного каскада, устраняющего влияние нагрузки на параметры интеграора; нелинейного элемента, управляющего коллекторным током транзистора 5. Транзистор 5 служит генерато"ром компенсирующего тока для инвертирующего входа ДУ 1 при отсутствиисигнала на входе устройства, Ограничительный резистор б задает ток базытранзистора 5. Источник пороговогонапряжения 7 определяет требуемыйпорог срабатывания интегратора,Рассмотрим работу устройства,считая, что сигнал и пороговое напряжение, создаваемое источником 7, имеютотрицательную полярность (при положительнойй полярности принцип работыне изменится, но транзистор 5 должениметь другой тип проводимости), Покавходной сигнал отсутствует (начальныйстатический режим), транзистор 5 открыт, поскольку отрицательное напряжение на входе устройства по абсолютной величине меньше отрицательногонапряжения на выходе ДУ 1, Путемвыбора величины коэффициента передачи напряжения НБС 4 и сопротивлениярезистора 6 обеспечивается такая величина коллекторного тока транзистора 5, являющегося компенсирующим током инвертирующего входа Ду ), прикоторой ДУ 1 находится в линейном режиме, а напряжениена выходе устройства имеет заданную начальную величинуПри появлении входного сигналанапряжение на выходе ДУ 1 начинаетуменьшаться, а напряжение на выходеНБС 4, благодаря его нелинейности,изменяется незначительно. Поэтомуколлекторный ток транзистора 5 быстроуменьшается, и после превышения сигналом на инвертирующем входе ДУ 1уровня порогового напряжения источника 7 компенсирующий ток инвертирующего входа ДУ 1 становится пренебрежимо мал и на дальнейшую работу устройства не влияет. Поскольку при отсутствии входного сигнала компенсирующий ток инвертирующего входа Ду 1предотвращает переход ДУ в режимограничения, в предлагаемом устройстве линейное интегрирование разностного сигнала начинается практическибез запаздывания. Введенный в предлагаемую схему НБС 4 может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных резистивного делителя напряжения и эмиттерного повторителя, рабочая точка которогоустановлена так, чтобы начальныйучасток его амплитудной характеристики был нелинеен.Использование изобретения позволит создавать усилители с АРУ, сочетающие пренебрежимо малую статическую ошибку регулирования с высокимбыстродействием АРУ,693392 Формула изобретения составитель С, БеланРедакто А. Кравченко Техред С,Мигай Корректор Ыаказ 6302/20 Подписноеомитета СССРоткрытийая наб, д. Ти ИИПИ Госслиал ППП Патент, г Проектная город,Интегрирующее устройство, содержащее дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через интегрирующий конденсатор соединен с выходом дифференциального усилителя и через масштабный резистор - со входом устройства, и источник порогового напряжения, подключенный к неинвертирующему входу дифференциального усилителя, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью сокращения времени установления, в него введены генератор тока на транзисторе, ограничительный резистор и нелинейный блок сопряжения, при этом выход дифференциального усилителя соединен с эмиттером транзистора генератора тока и через последовательно соединенные нелинейный блок сопряженияи ограничительный резистор - с базойтранзистора, коллектор которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, а выход нелинейного блока сопряжения являетсявыходом интегрирующего устройства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ВеликобританииУ 1270761, кл, С 4 С, опублик, 1974,2. Патент Японии Р 48-24338,кл. С 06 С 7/18, опублик. 1974.3, Гутников В,С. Интегральнаяэлектроника в измерительных приборах,М Энергия, 1974, с. 136,рис. 72 б (прототип).