Управляемый масштабный преобразователь

,1753 Ж 3 6 3/30 ТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский политехнический институт им.50-ле 1 ия Великой Октябрьской социалистической революции(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ МАСШТАБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Управляемый масштабный преобразователь относится к электронике и можетбыть использован в широкополосных цепяхавтоматического регулирования. Цельюизобретения является повышение точностивоспроизведения экспоненциальной функии управления коэффициентом переда Изобретение относится к электронике и может быть использовано в широкополосных цепях автоматического регулирования, например, электроиэмерительных приборов, где известная функция .управления коэффициентом масштабного преобразования переменного напряжения позволяет получить информацию об управляемом сигнале.ляется повышения экспоненциуправленияи масштабного Целью изобретения явние точности воспроизведеальной функциикоэффициентом передачпреобразователя. масштабного преобразователя. Управляемый масштабный преобразователь содержит элемент преобразования входного переменного напряжения в ток, первый и второй токозадающие элементы, источник постоянного опорного напряжения, элемент преобразования выходного переменного тока в напряженйе, цейь компенсации постоянной составляющей выходного сигнала, управляемый делитель переменного тока, состоящий из дифференциально включенной пары согласованных биполярных транзисторов. Введение элемента положительной обратной связи, сумматора токов, делителя постоянного опорного нзпряже ния позволяет повысить точность воспроизведения экспоненциальной функции управления коэффициентом передачи масштабного преобразователя. 1 ил.%еф СЛНа чертеже изображена схема функци 09 ональная электрическая управляемого мас- (Л штабного преобразователя.Управляемый масштабный преобразователь содержит элемент 1 преобразования входного переменного напряжения в ток, состоящий иэ конденсатора 2 и резистора 3, сумматор 4 токов, состоящий из первого операционного усилителя 5, элемента 6 отрицательной обратной связи и пятого трэнзисторз 7, управляемый делитель 8 переменного тока, состоящий из третьего транзистора 9 и четвертого транзистора 10, преобразователь 11 выходного переменного тока в напряжение, состоящий иэ второго102030 3540 онного усилителя 12, неинвертирующий вход которого подключен к цепи управляющего постоянного напряжения, а выход объединен со свободным выводом элемента 13 преобразования выходного переменного 50 тока в напряжение, являющегося выходом 55 преобразователя 11 выходного переменного тока в напряжение, который соединен с первым выводом элемента 14 положительоперационного усилителя 12 и резистор в цепи отрицательной обратной связи, являющийся элементом 13 преобразования выходного переменного тока в напряжение, элемент 14 положительной обратной связи, источник 15 постоянного опорного напряжения, первый токозадающий элемент 16, делитель 17 постоянного опорного напряжения, состоящий из резисторов 18 и 19,второй токозадающий элемент 20, цепь 21компенсации постоянной составляющей выходного сигнала, состоящую из первого транзистора 22 и второго транзистора 23, при этом первый 22 и второй 23 транзисторы имеют структуру, противоположнуютретьему 9, четвертом 10 и пятому 7 транзисторам, вход элемента 1 преобразования входного переменного напряжения в ток подключен к последовательно соединенным конденсатору 2 и резистору 3, свободный вывод которого является выходомэлемента 1 преобразования входного переменного напряжения в ток; и соединен с входом 24 сумматора 4 токов, являющийся объединенными первым выводом элемента 6 отрицательной обратной связи и инвертирующим входом первого операционного усилителя 5, неинвертирующий вход которого подключен к входу 25 сумматора 4 токов, и выход соединен с базой пятого транзистора 7, эмиттер которого обьединенс входом 26 сумматора 4,токов и свободным выводом элемента 6 отрицательной обратной связи, а коллектор является выходом сумматора 4 токов и подключен к входу управляемого делителя 8 переменного тока, являющийся объединенными эмиттерамидифференциально включенных третьего 9 и четвертого 10 транзисторов, обьединенные база и коллектор четвертого транзистора 10 соединены с общей шиной,База и коллектор третьего транзистора 9 подключены соответственно к цепи управляющего постоянного напряжения и выходу управляемого делителя 8 переменного тока, соединенного с входом преобразователя 11выходного переменного токав напряжение,являющегося объединенными первым выводом элемента 13 преобразования выходного переменного тока в напряжение и инвертирующим входом второго операциной обратной связи, свободный вывод которого соединен с входом 25 сумматора 4 токов и с выходом делителя 17 постоянного опорного напряжения, подключенного к объединенным выводам резисторов 18 и 19, свободный вывод резистора 19 соединен с общей шиной, а резистора 18 с входом делителя 17 постоянного опорного напряжения, соединенного с отрицательной цепью источника 15 постоянного опорного напряжения, которая через второй токозадаюший элемент 20 подключена кььеоду 26 сумматора 4 токов, а положительная цепь источника 15 постоянного опорного напряжения через первый токозадающий элемент 16 подключена к входу цепи 21 компенсации постоянной составляющей выходного сигнала, являющейся обьединенными эмиттерами дифференциально включеенх первого 22 и второго 23 транзисторов, база первого транзистора 22 соединена с цепью управляющего постоянного напряжения, а коллектор обьединен с общей шиной и базой второго транзистора 23, коллектор которого является выходом цепи 21 компенсации постоянной составляющей выходного сигнала и подключен к входу преобразователя 11 выходного переменного тока в напряжение.Управляемый масштабный преобразователь работает следующим образом.Входное переменное напряжение Ох преобразуется в ток 18 х элементом 1 преобразования входного переменного напряжения в ток и поступает через вход 24 сумматора 4 токов на инвертирующий вход первого операционного усилителя 5, с выхода которого переменный ток поступает на базу пятого транзистора 7. Переменное напряжение на эмиттере пятого транзистора 7 суммируется с постоянным током, образованным вторым токазадающим элементом 20, поступающим через вход 26 сумматора 4 токов, и подается через элемент 6 отрица-тельной обратной связи на инвертирующий вход первого операционного усилителя 5, а переменный ток коллектора пятого транзистора 7 с выхода сумматора 4 токов поступает на обьединенные эмиттеры дифференциально включенной пары согласованных биполярных третьего 9 и четвертого 10 транзисторов, образующих входную цепь управляемого делителя 8 переменного тока.Перераспределеясь, часть тока замыкается через коллектор четвертого транзистора 10 на общую шину, другая часть тока, управляемая постоянным управляющим напряжением Оу, являясь выходным током управляемого делителя 8 переменного тока, с коллектора третьего транзистора 9 поступакоэффициент делегде получим выражение коэффициента переда-.чи управляемого масштабного преобразо 0 вателя в целомй 1 з,Вго 1 + ехр Оу фт - 14 В 1 з ВгоЕсли выбрать значение р 14 из условияР 14 = Вго/В 1 з, тополучимКип = (В 13/йго)ехр (-Оу/ ф т),или в случае стопроцентной положительнойобратной связи, т.е.й 1 з = йго; р 14 = 1: Кмо = ехр (-Оу/ р т).Таким образом, управляемый масштабный преобразователь обеспечивает высокую точность воспроизведенияэкспоненциальной функции управления кбэффициентом передачи масштабного преобразователя и может быть использован вширокополосных цепях автоматическогорегулирования.Формула изобретенияУправляемый масштабный преобразония входного переменного напряжения в ток, выполненный на последовательно соединенных конденсаторе и резисторе,:первый и второй токозадающие элементы, 5 источник постоянногоопорногонапряжения, шина положительного напряжения которого соединена с первым выводом первого токозадающего элемента, элемент преобразования выходного переменного 0 тока в напряжение; цепь компенсации постоянной составляющей выходного сигнала, выполненную на дифференциально включенных первом и втором согласованных биполярных транзисторах, управляе мый делитель переменного тока,выполненный на дифференциально включенных третьем и четвертом согласованных биполярных транзисторах, соединенные эмиттеры которых являютсявходом управ ляемого делителя переменного тока, приэтом базы первого и третьего транзисторов соединены и являются входом для подачи управляющего постоянного напряжения, базы второго и четвертого транзисторов со единены с общей шиной, а коллекторы второго и третьего транзисторов - между собой, отличающийся тем,что,сцелью повышения точности воспроизведения экспоненциэльной функции управления коэфВ 1 з йго ет на инвертирующий вход второго операционного усилителя 12, который совместно с элементом 13 преобразования выходного переменного тока в напряжение, является преобразателем 11 выходного переменного тока в напряжение. На неинвертирующий 5 вход второго операционного усилителя 12 подается постоянное управляющее напряжение, а выходное переменное напряжение, преобразуясь в элементе 13 преобразования выходного переменного 1 тока в напряжение, замыкается на инвертирующий вход второго операционного усилителя 12, обеспечивая тем самым равейство нулю напряжение коллектор-база третьего транзистора 9 управляемого делителя 8 пе ременного тока.Выходное переменное напряжение второго операционного усилителя 12 является выходным напряжением преобразователя 11 выходного переменного тока в напряже ние, которое через элемент 14 положительной обратной связи суммируется с выходным постоянным напряжением дели теля 17 постоянного опорного напряжения и поступает, через вход 25 сумматора 4 то ков, на неинвертирующий вход первого операционного усилителя 5, образуя 1000 -ную положительную обратную связь. Кроме того, постоянное положительное напряжение от источника 15 постоянного опорного на пряжения поступает на вход первого токо- задающего элемента 16, выходной ток которого поступает на объединенные эмиттеры дифференциально включенной пары согласованных" первого 22 и второго 23 би полярных транзисторов цепи 21 компенсации постоянной составляющей выходного сигнала. Поддействием постоянного управляющего напряжения, поступающего на базу первого транзистора 22, выходной ток 4 перераспределяется и с коллектора второго транзистора 23 поступает на инвертирующий вход второго операционного усилителя 12, преобразователя 11 выходного пере. менного тока в напряжение, который обес. печивает вычитание из выходного сигнала постоянную составляющую управляющего сигнала,Зависимость коэффициента передачи по напряжению К 4 от управляющего напря жения Оу управляемого масштабного преобразователя без учета положительной обратной связи, при условии йз = йб описывается выражением ния управляемого делителя 8 переменного тока; р- температурный потенциал р-и пеехода. С учетом положйтельной обратной связи фи ИЗВЕСтНОй фарМуЛЫ Куос " К 4/(1-К 4 эпос) атель, содержащий элемент преобразоЗаказ 2 Т 14Тйрвж, . П ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения 113035, Москва, Ж, Раушская ндписноеи открытиям при ГКНТ ССС., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 фициентом передачи масштабного преобразователя, введены делитель постоянного опорного напряжения, сумматор токов, эле.мент положительной обратной связи, при этом сумматор токов выполнен на первом операционном усилителе, пятом транзисторе, имеющем структуру третьего и четвертого транзисторов, резисторе отрицательной обратной связи, включенном между эмиттером пятого транзистора и инвертирующим входом первого операционного усилителя, причем неинвертирующий и инвертирующий входы первого операционного усилителя и эмиттер пятого транзистора являются соответственно первым-третьим входами сумматора токов, выходом которого является коллектор пятого транзистора, соединенный с входом управляемого делителя переменного тока, третий вход сумматора токов через второй токозадающий элемент подключен к шине отрицательного напряжения источника постоянного опорного напряжения, второй вход сумматора токов соединен с выходом элемента преобразования входного переменного напряжения в ток, а первый вход - с отводом делителя постоянного опорного напряжения и через элемент положительной обратной связи - с выходом элемента преобразования выход ного переменного тока в напряжение. выполненного на втором операционном усилителе и резисторе в цепи отрицательной обратной связи, выход второго операционного усилителя является выходом 10 элемента преобразования выходного переменного тока в напряжение, входами которого являются неинвертирующий и инвертирующий входы второго операционного усилителя, подключенные соответст венно к соединенным базам первого стретьим транзисторов и к соединенным коллекторам второго с третьим транзисторов, при этом база четвертого транзистора соединена с его коллектором, коллектор перво готранзистора-собщейшиной,аструктурапервого и второго транзисторов противоположна структуре третьего и четвертого транзисторов, причем второй вывод первого токоэадающего элемента подключен к эмит терам первого и второго транзисторов.