Устройство формирования экспоненциального напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 714622 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Й ДфМ ЙЙЙЩ(23)приоритет Н 03 К 3/02 Ввударетееиай камитет СИР ае декам изееретенийДата опубликования описания 08.02.80(72) Авторы изобретения Ю. И. Пучков и А. М. Ковалев Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического института(54) УСТРОЙСТВО, ФОРМИРОВАНИЯ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОРО НАПРЯЖЕНИЯ Настоящее изобретение касаЕтся импульсной техники и может быть использовано в информационно-измеритель ной и вычислительной технике.Известен генератор экспоненциального напряжения, содержащий усилитель 3 ный элемент, ключевое устройство, параллельную 1 хС-цепочку, блок управления, источник напряжения 111 .Однако у известного генератора ве 0 личина начального напряжения зависит от параметров усилительного элемента и поэтому нестабильна. Кроме того сопротивление нагрузки оказывает влняние на величину постоянной времени экспоненциального напряжения.Известен также генератор экспоненциального напряжения, построенныйна основе заряда в разряде конденсатора. через постоянное сопротивление. Для умень-й щения влияния нагрузки выходное напряжени конденсатора здесь усиливается усилителем23, Недостатком этого генератора является зависимость величины 2начального значения экспоненциального напряжения от величины коэффициента усилителя. В диапазоне температуро+ 60 С изменение величины начального напряжения экспоненты превышает 5%,Наиболее близким по технической сущности решением к предлагаемому яв ляется устройство формирования экспоненциального напряжения, содержащее входной усилительный элемент, ключевое устройство, последовательную ЦС-це почку31. Недостатком этого устройства является зависимость начального на пряжения от величин падения напряжения на двух усилительных элементах (амит терных повторителях), Однако известно, что напряжения база-эмиттер транзисторов существенно изменяются с изменением температуры. Это приводит к нестабильности величины начального нап: ряжения экспоненты.Цель изобретения - повышение стабильности начального значения экспоненциального напряжения.,Для этого в устройство формирования экспоненциального напряжения, содержащее источник входного напряжения, выход которого соединен со входом инвертирующего усилителя, интегрирующую КС- цепь, вход которой соединен с выходом разрядного ключа, входы которого подключены к выходу инвертирующего усилителя и к общей шине, а выход интегрирующей КС-цепи соединен со входом согласующего усилителя, введены коммутирующий ключ, интегратор и блок управления, причем вход интегратора соединен с выходом коммутирующего ключа, входы которого подключены к выходу согласующего усилителя и к выходу источникаквходного напряжения, выход интегратора соединен с управляющим входом инвертирующего усилителя, а выходы блока управления. соецинены с уг 1 равляюшими входами разрядного и коммутирующего ключей.Введение интегратора и ключа позволяет производить сравнение величины начального напряжения экспоненты с входным напряжением и создавать управляющее воздействие, подаваемое на управляющий вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства формирования экспоненциального напряжения.Устройство формирования экспоненциального напряжения содержит источник 1 входного напряжения, инвертируюший усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усиления, блок управления 3, ключ 4, интегрирующую ЙС-цепь, 5, согласующий усилитель 6, коммутирующий, ключ 7, интегратор 8.Устройство формирования экспоненциального напряжения работает следующим образом. Входное напряжение с выхода источника 1 входного напряжения поступает на вход инвертирующего усилителя 2 с регулируемым коэффициентом передачи -, К. На его выходе образуется напряжение равное - К О , . Сигнавхлом с первого выхода блока управления 3 переключается ключ 4, подключая вход последовательной РС-цепочки 5, то к напряжению - К О :, то к общей1 ВХшине. При этом происходит заряд и разряд конденсатора ВС-цепочки 5. Время разряда и время заряда одинаковы и равны Т/2, где Т - период следования5 .импульсов с выходом блока 3 управления. На выходе этой цепочки во времягде Г ЙС - . постоянйая времени цепочки 5.Эти экспоненциальные напряжения усиливаются согласующим усилителем 6, имеющим коэффициент передачи КНа выходе устройства в течение периода Т, соответственно, будем получать экспоненциальные напряжения1лТ,( р.ЭЗ н Р 32 и 1 О 15 где 0-К К ОвкНапряжения Оэ и Очерез коммутирующий ключинтегратора 8 и уменьшаютденсатора интегратора 8 наЦ =ТК" ср и. 20 поступают7 на входзаряд конвеличину где К - коэффициент передачи интегИратора 8,Ттос: - 1" ( )д,Гд дО ТйНа второй вход коммутирующего ключа. 7 с источника выходного напряжения 1 подано входное напряжение, которое за период Т вызывает увеличение заряда ,конденсатора интегратора на величинуЦ ТО К (3) 40 Коммутирующий ключ 7 сигналами со второго выхода блока управления 3 управляется так, что в течение одного периода Т формирования экспоненциального напряжения соединен с выходом устройства, а в течение следующего периода - с выходом источника входных сигналов 1.В установившемся режиме изменения зарядов одинаковы и из равенства Ц=Ц(4) с учетом (1), (2), (3) получаем55 О =20и вкТаким образом величина начального напряжения предложенного устройства 714622заряда конденсатора формируется экспо.ненциальное напряжение.5 а во время разряда7 1462.2 5оказьп 1 аатся независящей от параметросхсмь 1 и потому стабильной,Покажем, что изменения параметровсхемы, н частности, коэффициентов передачи усилительных элементов, не приводит к изменению величины начальногонапряжения экспоненты,В построенном устройстве величинакоэффициента передачи инвертирующегоусилителя 2 выбирается равной К 1 где ,оп, - начальное-н.Оь.у К 1эначенйе сопротивленияоптрона, определяемое током, протекающим через лампочку оптрона от источника Е при выходном напряжении 11 интегратора 8 равНном нулю. Г 1 ри этом должно выполнятьсяусловие К - К = 2, иследовательно,фобеспечивается равенство Ц =2 Он вхдаже при О- О,Пусть с изменением внешних условий,например, температуры изменились ве личина коэффициентов передачи усилительных элементов и таперь уже К К2еи как следствиен вх Это приведет к тому, что начнет изменяться величина напряжения ОН на выходе интегратора. Напряжение ЦО добавляясь к напряжению Е изменит ток протекающий через ситрон, что приведет к изменению его сопротивления и, следовательно, к изменению коэффициента передачи К инвертирующего усилителя 2. Изменение коэффициента передачи будет происходить до тех пор, пока вновь напряжение интегратора 8 не достигнет величины О , при котором станет выполнятьсяравенство (4) и следовательно вновь установится величина начального напряжения экспоненты, определяемая ( 5). Установившееся значение напряже ния интегратора Ц будет сохраняться и,нследовательно, будет сохраняться новое установившееся значение коэффициента передачи инвертирующего усилителя, обеспечивающее выполнение равенства (5).В установившемся режиме устройство работает как безынерционное.Введение новых элементов, ключа и . интегратора, позволило значительно по высить стабильность начального напряжения экспоненты. С помощью ключа осуществляется поочередное подключение ко вход." интегратора входного напряжения и экспоненциального. Интегратор выполняет сравнение средних напряжений, по ступ наших на.его вход, и вырабатывает упра".ляющее воздействие на усилитель с регулируемым коэффициентом передачи,Благодаря этому устанавливается такоезначение коэффициента усиления усилителя 2, при котором обеспечивается точ 5 ное соблюдение равенства, Нестабильность начального значения напряжения. испытано на кафедре автоматики и телемеханики Смоленского филиала МЭИ.15Устройство имеет следующие данные.амплитуда выходного напряжения 5 И; постоянная времени экспоненты 0,1 мс,нестабильность начальной амплитуды в+ одиапазоне температур - 60 С не превы 20шает О,ЗЬ,оФормула изобретенияУстройство формирования экспоненциального напряжения, содержащее источник входного напряжения, выход которо25го соединен со входом инвертирующ.гоегусилителя, интегрирующую КС-цепь, входкоторой соединен с выходом разрядногоключа, входы которого подключены к выходу инвертируюшего усилителя и к обшей шине, а выход интегрирующей КС -цепи соединен со входом согласующегоусилителя, о т л и ч аю щ е е с ятем, что, с целью повышения стабильности начального уровня выходного сиг35нала, в него введены коммутирующийключ, интегратор и блок управления, при-чем вход интегратора соединен с выходом. коммутирующего ключа, входы которого подключены к выходу согласующего40усилителя и к выходу источника вх до ного напряжения, выход интегратора соединен с управляющим входом инвертирующего усилителя, а выходы блока управ 45ния соединены с управляющими входами разрядногои коммутируюшегоключей,Йсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Куликовский и др. Автоматические50 измерительные приборы с устройствамидля выполнения математических операций. М., Энергия, 1970, с. 51, рис.542. Смолов В. Б. Вычислительные ма/гьшины непрерывного действия. М., Высшая школа, 1964, с. 185, рис, 1 У.3, Авторское свидетельство СССРИо 535723, кл. Н 03 К 3/02, 1976714622 Составитель Н. ЧистяковСапкратейвТехред Л. Алферова Редакт ктор Г, Назар За ираж рствеобрете 5, Ра иаЛ ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектна 9311/58 "ТЦНИИПИ Госудпо делам из 113035, Москва, Жбй Подписноеного комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5