Функциональный преобразователь

(22) Заивлено 22. 05. 78 (21) 2618984/18-24с присоединением заявим йо(23) ПриоритетОпубликовано 2 30 780 Бюллетень Й 9 2 7Дата опубликований о 11 исаний 230780 С 06 б 7/26 Государствеииый комитет ссср по делам изобретеиий и открытий(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники,Известен функциональный преобразователь, содержащий полевой транзистор, переключающие диоды, входной и выходной операционные усилители, в котором используется нелинейность выходной характеристики полевого транзистора с р-о-переходом 1).1 ОЕго недостатком является температурная нестабильность амплитуды и коэффициента гармоник выходного синусоидального сигнала, обусловленная зависимостью параметров переключающих диодов и полевого транзистора от температуры.Наиболее близким техническим решением является функциональный преобразователь, содержащий первый полевой транзистор с управляющим р-о-переходом, первый резистор обратной связи, включенный между истоком первого полевогс транзистора,и шиной нулевого потенциала, второй резистор об;2 ратной связи, подключенный к стоку первого полевого транзистора, источник тока, соединенный выходом с затвором первого полевого транзистора, а входами подключения питающего напряжения - с шиной нулевого потенциалаи шиной отрицательного питающего напряжения, первый биполярный транзистор, подключенный эмиттером к затворупервого полевого транзистора, а коллектором вк шине положительного питающего напряжения, последовательносоединенные первый и второй входныерезисторы, первый и второй переключательные диоды, соединенные анодами собщим выводом первого и второго и входных резисторов, катод второго переключательного диода и свободный выводвторого входного резистора соединенс шиной нулевого потенциала, свободные выводы первого входного резистора,второго резистора обратной связии катод первого переключательногодиода объединены и являются входомпреобразователя, дифференциальныйоперационный усилитель, выход которогоявляется выходом преобразователя,последовательно соединенные третий входной резистор и третий резистор обратной связи, общий вывод которых соединен с инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя,неинвертирующий вход которого соединен с истоком первого полевого тран 750516эистора, свободный выьод третьего резистора обратной связи соединен с выходом диффереяпяальяого операционного усилителя, свободный вывоц третьего входного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, база первого биполярного транзистора соединена с обцим выводом первого и второго вхоцных резисторов 2 .Недостатком преобразователя является относительно высокая температурная нестабильность амплитуды и коэф фициента гармоник выходного синусои - ,цального сигнала, обусловленная зависимостью параметров полевого транзистора от темпе атуры.ЦЕЛЬЮ ИЭОбоетяяя НЭЛНЕТСя ПОВЫШЕ- ние ТОНости преобразования эа счет устранения указанной нестабильности.Это достигается тем, что функцйояальяый преобразователь, содержащий первый полевой транэистОр с управляю Я щим р-п-переходом, первый резистор обратной связи,. включенный между истоком первого полевого транзистора и шиной нулевого потенциала, второй резистор обратной связи, подключенный к стоку первого полевого транзистора,источник тока, соединенный выходом с затвором первого полевого транзистора,подключения питаююего ряжения - с шиной нулевого потенциала и шиной отрицательного питакхцего напряжения, первый биполярный транзистор подключенный эмиттерОм к затвОру пер - вого полевого транзистора, а коллектором - к шине положительного питающего напряжения, последовательно сое 35 динейные первый и второй входные резисторы, первый и второй переключатальные диоды, соединенные анодами с обшим выводом первого и второго вход - ных резисторов, катод второго переключательяого диода и свободный выводвторого входного резистора соединеныс шиной нулевого потенциала, свобоцные выэодь герэого входного резистора второго резистора обратной связи и катод первого переключательно.,го диода об-. единены и являются входом преобразователя, дифференциальный Операционный усилитель Вы - ход которого являет я выходом преобразователя последовательно соединенные третий входной резистор и третийрезистор обратной связи Общий вывод которых соединен с иявертируюшим вхо- доМ дифференциального операционного усилителя, неинвертируюший вход которого соединен с истоком первого поле- БОГО тоанзистОра р свобОдяый ВыВод третьего резистора обратной,связи соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, дополнительно Я) содержит второй полевой транзистор с управляюшим р-п-переходом, второй и третий биполярные транзисторы, четыре токозадаюших резистора, нагруэочный резистор и управляеьюй резистор, вы- ;ц поляенный на базе полевого транзистО- ра, подключенного стоком к свободному выводу третьего входного резистора, истоком - к шине нулевого потенциала, а затвором - к коллектору второго биполярного транзистора и через первый токозадающий резистор - к шине отрицательного питающего напряжения, эмиттеры второго и третьего биполярных транзисторов через второй и третий токозадакщие резисторы соединены с шиной положительного питанхаего напряжения, базы второго и третьего биполярных транзисторов соединены со стоком и затвором второго полевого транзистора и через четвертый токозадающий резистор - с шиной нулевого потенциала, коллектор второго биполярного транзистора соединен с базой первого биполярного транзистора и через нагрузочный резистор - с общим выводом первого и второго входных резисторов, сток второго полевого транзистора соединен с шиной положительного питаюшего напряжения.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого функционального преобразователя.Преобразователь содержит первый полевой транзистор 1 с управляющим р-и- переходом, первый и второй резисторы 2, 3 обратной связи, первый и второй переключаяцие диоды 4, 5, первый и второй входные резисторы 6, 7, первыи биполярный транзистор 8, источник тока 9, дифференциальный операционный усилитель 10, третий резистор обратной связи 11, третий входной резистор 12, второй полевой транзистор 13, второй 14 и третий 15 биполярные транзисторы, первый, второй, третий и четвертый токозадаюшие резисторы 16-19, нагрузочный резистор 20 и управляемый резистор 21.Функциональный преобразователь работает следующим образом.На вход преобразователя подается напряжение треугольной формы. Переключаюшие диоды 4,5 и входные резисторы 6, 7 обеспечивают необходимые переключения цепи затвора полевого транзистора 1 при изменении полярности входного сигнала, Через резисторы обратной связи 2, 3 осуществляется отрицательная обратная связь, уменьшающая коэффициент гармоник выходного синусоидального сигнала, Четные гармоники в выходном сигнале можно свести к минимуму, не изменяя выходного уровня, выбором сопротивления резистора обратной связи 2, либо смещением нулевого уровня входного сигнала.Благодаря включению транзистора 8 напряжение на затворе первого полевого транзистора 1 оказывается не зависящим от температурного изменения паде - ния напряжения на переключающих диодах 4, 5. При рациональном выборе элементов схемы преобразователя и соотно 150516шения их параметров минимальное значение коэффициента гармоник выходногосигнала получают регулировкой амплитуды входного сигнала и сопротивлениярезистора 2. С помощью выходного мас-штабного усилителя 10 осуществляетсянеобходимая нормировка уровня выходного синусоидального сигнала.Соединение истока и затвора второгополевого транзистбра 13 с базами второго и третьего биполярных транэисто- Оров 14, 15 обеспечивает режим с температурно регулируемыми коллекторными токами транзисторов 14, 15.Поэтому при изменении температурыизменяется падение напряжения на нагрузочном резисторе 20, а следовательно, и напряжение на затворе первогополевого транзистора 1. В результатесинусоидальное напряжение на истокепервого полевого транзистора 1 имеетболее стабильные коэффициент гармоник 2 Ои амплитуду при изменении температуры окружающей среды,Дополнительная окончательная стабилизация уровня выходного синусоидаль -ного сигнала обеспечивается за счет 25регулировки коллекторным током транзистора 15, протекающим через первыйтокозадающий резистор 1 б, величинысопротивления управляемого резистора 21,Введение новых элементов в схемупреобразователя с указанными связямидает возможность осуществлять температурную стабилизацию параметров выходного синусоидального сигнала привыборе первого и второго полевых транзисторов 1, 13 обратного типа, причемвне зависимости от того, является литемпературный коэффициент тока стокаотрицательным, что характерно для полевых транзисторов с низким напряжением отсечки (0,5 В для кремния),либо положительным, что характернодля транзисторов, имеющих напряжениеотсечки более 1,5 В,Это позволяет повысить точностьпредлагаемого функционального преобразователя по сравнению с прототипомэа счет обесгечения более высокой температурной стабильности его характеристик. )О 30 Формула изобретенияФункциональный преобразователь, содержащий первый полевой транзистор с)5 управляющим р-п-переходом, первый резистор обратной связи, включенный между истоком первого полевого транзистора и шиной нулевого потенциала, второй резистор обратной связи, подключенный к стоку первого полевого транзистора, источник тока, соединенный выходом с затвором первого полевого транзистора, а входами подключения питающего напряжения-с шиной нулевого потенциала и шиной отрицательного питающего напряжения, первый биполярный транзистор, подключенный эмиттером к затвору первого полевого транзистора, а коллектором-к шинеположительного питающего напряжения,последовательно соединенные первый ивторой входные резисторы, первьй ивторой переключательные диоды соединенные анодами с общим выводом первого и второго входных резисторов, катод второго переключательно"го диода и свободный вывод второговходного резистора соединены с шинойнулевого потенциала, свободные выводыпервого входного резистора, второгорезистора обратной связи и катод первого переключающего диода объединеныи являются входом преобразователя,дифференциальный операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, последовательносоединенные третий входной резистор итретий резистор обратной связи, общий вывод которых соединен с инйертирующим входом дифференциального операционного усилителя, неинвертирующийвход которого соединен с,истоком первого полевого транзистора, свободныйвывод третьего резистора обратной связи соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он содержитвторой полевой транзистор с управляющим р-п-переходом, второй и третийбиполярные транзисторы, четыре токозадающих резистора, нагрузочный резистор и управляемый резистор,выполненный на базе полевоготранзистора, подключенного стоком ксвободному выводу третьего входногорези:тора, истоком - к шине нулевогопотенциала, а затвором - к коллекторувторого биполярного транзистора и через первый токозадающий резистор - кшине отрицательного питакщего напряжения, эмиттеры второго и третьегобиполярных транзисторов через второйи третий токозадающие резисторы соединены с шиной положительного питающего напряжения, базы второго и третьего биполярных транзисторов соединейы со стоком и затвором второго полевого транзистора и через четвертыйтокозадающий резистор - с шиной нулевого потенциала, коллектор второгобиполярного транзистора соединен сбазой первого биполярного транзистора.и через нагрузочный резистор - собщим выводом первого и второго входных резисторов, сток второго полевоготранзистора соединен а шиной положительного питающего напряжения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе750516 Составитель И, БалабошкоРедактор О. Стенина Техред Э, Фечо Корректор Г. Назарова Заказ 4651 39 Тираж 751 Под пнс ное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП"Патентф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 1. Ре 1 егзок И.С,ГьеИ еЕЕес. гаьзЕасофюер 1 а 1.аафЕев 1 о Зое ЕЕесЬоал.ся,йц,ЮО,р, 69-10,2. Авторское свидетельство СССГМ 556457, кл. С 06 С 7/22, 1977