Тригонометрический функциональный преобразователь

Союз Советскик СоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 130778 (21) 2644742/18-24 (51) И, КЛ. с присоединением заявки йо(23) Приоритет 6 Об С 7/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) 3 а яв и тель Ленинградский электротехнический институт связи им.проф. М,А. Бонч-БруевичаИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных устройствах для вычисления синусов или косинусов и в функциональных генераторах для преобразования треугольного напряжения в гармоническое.Известен тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий полевой транзистор, выходной масштабный усилитель, входные ограничительные диоды и шунтирующие их балластные резисторы, биполярный транзистор и источник тока (1, 15Для тригонометрического преобразования в нем используется зависимость тока стока полевого транзистора от напряжения между истоком и стоком. 20Недостаток устройства - низкая температурная стабильность.Наиболее близким техническим решением является тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий первый полевой транзистор, исток или сток которого является выходом преобразователя, первый и второй масштабные резисторы, соединенные, соответственно, со стоком 30 и истоком первого полевого транзистора, первый и второй ограничительные диоды, соединенные катодами и зашунтированные первым и вторым балластными резисторами, источ-,ник входного сигнала, первый и второйвыходы которого соединены с анодами первого и второго ограничительных диодов, общий вывод катодовпервого и второго ограничительныхдиодов соединен с затвором первогополевого транзистора, свободныевыводы первого н второго масштабныхрезисторов соединены соответственнос первым и вторым выходами источника входного сигнала (2. Недостаток преобразователя - зависимость величины выходного напряжения и точности преобразования от температуры, что объясняется сильной температурной зависимостью сопротивления канала полевого транзистораТемпературные изменения сопро-. тивления канала приводят к изменению уровня сигнала на полевом транзисторе, что приводит к уменьшению точности преобразования. Значительный уровень дополнительной температурной погрешности заставляет в реальной, 750511 аппаратуре термостатировать такие преобразователи.Цель изобретения - повышение температурной стабильности функционального преобразователя.Это достигается тем, что тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий первый полевой транзистор, исток которого является выходом преобразователя, первый и второй масштабные резисторы,соединенные, соответственно, со стоком и истоком, первого полевого транзистора, ,первый и второй ограничительные диоды, параллельно которым ьключены соответственно первый и второй балластные резисторы, источник входного сигнала, первый и второй выводы которого соединены с анодами первого и второго ограничительных диодов, катоды первого и второго ограничительных диодов соединены с затвором первого полевого транзистора, дополнительно содержит второй и третий полевые транзисторы, третий и четвертый масштабные резисторы, через которые свободные выводы первого и второго масштабных резисторов соединены, соответственно, с первым и вторым выводом источника входного сигнала, общий вывод первого и третьего масштабных резисторов соединен с затвором второго полевого транзистора, сток которого подключен к первому выходу источника входного сигнала, а сток - к стоку первого полевого транзистора, общий вывод второго и четвертого масштабных резисторов соединен с затвором третьего полевого транэис.ора, исток которого подключен ко второму выводу источника входного сигнала, а сток - к истоку первого полевого транзистора.На чертеже приведена принципиальная схема тригонометрического функционального преобразователя.Преобразователь содержит первый полевой транзистор 1, первый и второй ограничительные диоды 2, 3, первый и второй балластные резисторы 4,5, второй и третий полевые транзисторы б, 7, первый, второй, третий и четвертый масштабные резисторы 8, 9, 10 и 11, источник 12 входного сигнала.Нреобразователь работает следующим образом.Для объяснения функционального преЬбразователя воспользуемся известным уравнением, связывающим токи и напряжения полевого транзистора Е Оо +О 5)- С 1 р 0)+Е(5) где 1 с - ток стока;напряжение отсечки; В - сопротивление канала при"эцнапряжение между затворомэпИ ИСТОКОМ;напряжение между истоком и стоком,Величины К и Бо зависят от температуры, гричем зависимость В от температуры сказывается значительно сильнее, нежели зависимость Б 0. В дальнейшем, чтобы подчеркнуть зависимость В 0 от температуры, воспользуемся символом К 0(1 ), Рассмотрим сначала работу второго и третьего полевых транзисторов б и 7 на примере транзистора б. Ток стока этого транзистора ь Я (.)Ць 2 В 00 о а 3 Я И 2 О ОЬ 00 06где К - сопротивление масштабных резисторов 8, 9, 10 и 11. Из уравнения (2) следует, что полевые транзисторы б и 7 в данном включении являются резисторами с сопротивлением В(1) и К 7(1 ) состветственно,Можно сказать, что связь между током стока первого полевого транзистора 1 1 с и напряжением Е источника 12 входйого сигнала для случая, когда В 0 - В и ВК, имеет вид сс (Е с("аспас яс ф01 0140 х а кО+ "0106(1 )Б 0 т( )1(3) 45 При Условии, что В (о)0 0106) = Во ( ) Равенство (3)переходит в (4) Формулы (3) и (4) справедливы для отрицательных Е, если применены транзисторы р-типа и для положительных - если применены транзисторы п-типа,Выходное напряжение Е1+ 0,5 -(6) 40 не зависит от величины к (о) и, ,следовательно, не зависит от температуры. Выбор соответствующего значения отношения Е, х/Бо позволяет получить аппроксимацию синусоидальной зависимости с точностью порядка 1%. Для оценки эффективности предлагаемой схемы проанализируем известную с точки зрения температурной стабильности, Отличие заключается в том, что сопротивления Во и Во не зависят от темпера.туры. В этом случае Е1 0,5 -ОТ 00БыЯо 1ОТйо(И й ,)О Приняв во внимание температурнуюзависимость канала полевого транзистора где Во - сопротивление канала принекоторой температуре,принятой за нормальную;температурный коэффициент проводимости;ь - отклонение температурыоот нормальной; и задавшись близкими к имеющим место на практике соотношениям величин о от = )ооЕоах = 1 З Позапишем максимальное значение выходного напряжения в виде оОвых 0455 Ооы" щсх 1,7+0,6 ы, ь. При сс. = 0,5/ С температурный коэффициент амплитуды составляет 0,2/ С.При изменении температуры на л 50 Сизменение амплитуды ссставляет + 10,что является, как правило, недопустимым. Выражение (6) показывает, чтотемпературный коэффициент выходногонапряжения зависит от значения Е,т.е. при изменении температуры возникают и доголнительные ошибки вкоэффициенте гармоник. Под температурным коэффициентом выходного напряжения или амплитуды здесь понимается приращение соответствующейвеличины под влиянием приращениятемпературы, отнесенное к этому тем.пературному приращению. Пр едлагаеми преобразователь, как показывают приведенные расчеты, является полностью тсрмокомпенсированным. Реальные изменения дают значение температурного коэффициента амплитуды 0,13/"С, т.е, температурная погрешность уменьшается по сравнению с известным в 20 раз. Отсутствие полной температурной компенсации объясняется разбросом параметров полевых транзисторов и .имеющей место зависимостью напряжения отсечки от температуры,Три гонометрихес к ий функ циональНЫй ПРЕОбРазователь,содержаший перВый полевой тданэистоор исток кОторого является выходом преобразователя, пеговы:. и втабой масштабныеРЕЗИСТОРЫ СООДИНЕННЫЕ СООТВЕТственно, со стоком и истоком первого полевого транзистора, первый ивторой ограничител=н е диоды параллельно которым включены соответственно первый и второй балластныерезисторы, источник входного сигнала,первый и второй выводы котороГосоединены с анодами первого и второго ограничительных диодов, катодыпервого и второго ограничительныхдиодов соединены с затвором первоготранзистора, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения термостабильности, он содержит второй и третий полевыетранзисторы,. третий и четвертыймасштабные резисторы, через которые свободные выводы первого и второго масштабных резисторов соединены, соответственно с первым ивторым выводами источника входногосигнала, общий вывод первого и третьго масштабных резисторов соединенс затвором второго полевого транзистора, сток которого подключен кпервому выходу источника входногосигнала, а исток - к стоку первогополевого транзистора, общий выводвторого и четвертого масштабныхрезисторов соединен с затворомтретьего полевого транзистора,исток которого подключен ко второмувыводу источника входного сигнала,а сток - к истоку первого полевоготранзистора,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 55 б 457, кл. С Об С 7/22, 1977.2, МЫаоеЬгоо 1 й,П, апЛ х 1 вптег.А."Ыопгеас 1 уе й 1 Гг.ег сопуегсэгхап 9 цоаг жачев го з 1 пеэ"Е 1 ес 1 гоп 1 сэ, КагсЬ 8, 19 б 5 р,96750511 Редактор М ак д, 4 филиал ППП Патент, г. Ужгород, УЛ. Проектная,Составитель Н. Балабошкокович Техред А.Куликовская 470/20 Тираж 751ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раущская наб орректор М. Шарощодписное