Управляемое резистивное устройство

(56) Орнатский П,измерения и прибоКиев: Высшая школПатент Великобкл. Н 03 Н 5/00,юл. В 47 В.П. Жу П, Автоматическиеры, Изд, 4-е, а, 1980, с, 290, ритании У 1514136, опублик. 1979. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УПРАВЛЯЕМОЕ РЕЗИСТИВНОЕ УСТРОЙСТВО(57) Изобретение относится к областианалоговой вычислительной и измерительно-информационной техники и предназначено для использования в качестве быстродействующего резистора,управляемого напряжением, в системахавтоматизированного контроля параметров контрольно-измерительной аппаратуры, Цель изобретения - расширение диапазона изменения рабочих напряжений задаваемых границ регулирования сопротивления резистивного устройства. Устройство имеет внешниеинформационные выводы 1 и 2, входзадания управляющего напряжения 3,вход задания опорного напряжения 4 исодержит инвертор 5, сумматоры 6, 7и 8, первый и второй операционные .усилители 9 и 10, токозадающие резисторы 11, 12, 13, 14 и 15 и элементыс управляемой проводимостью, выполненные на полевых транзисторах 16,17 и 18. Устройство обеспечивает работу с напряжениями, превьппающимимаксимально допустимые рабочие напряжения входящих в него операцион-.ных усилителей. При этом расширяетсядиапазон задаваемых границ регулирования сопротивления, обеспечиваетсявключение устройства в цепь, не имеющую соединения с корпусом. Для этогов устройство введены инвертор, трисумматора, второй операционный усилитель, дополнительные токозадающиерезисторы и два полевых транзистора,1 ил.Изобретение относится к аналоговой вычислительной и измерительноинформационной технике и предназначено для использования в качестве быст 5 родействующего резистора, управляемого напряжением, в системах автоматизированного контроля параметров контрольно-иэмерительной аппаратуры.Цель изобретения - расширение диа пазона изменения рабочих напряжений и задаваемых границ регулирования сопротивления управляемого реэистивного устройства,На чертеже приведена схема устрой ства. 40 Устройство имеет внешние информационные выводы 1 и 2, вход 3 заданияуправляющего напряжения, вход 4задания опорного напряжения и содержит инвертор 5, первый 6, второй 7и третий 8 сумматоры, первый 9 ивторой 10 операционные усилители,первый 11, второй 12, третий 13,четвертый 14 и пятый 15 токозадающие резисторы и первый, второй и третийэлементы с управляемой проводимостью,выполненные на полевых транзисторахсоответственно 16, 17 и 18,Инвертор 5 предназначен для интертирования напряжения, приложенного квнешнему выводу 1, и содержит операционный усилитель 19 и резисторы 20и 21. Первый вывод резистора 20 образует вход инвертора 5, а второй вывод З 5соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 19 и первым выводом резистора 21, второй вывод которого соединен с выходом операционного усилителя 19 и образует выходинвертора 5, Неинвертирующий входоперационного усилителя 19 соединенсобщей шиной, Выход инвертора 5 соединен с вторыми входами сумматоров6, 7 и 8.45Масштабирующий сумматор 6 предназначен для формирования сигнала,пропорционального входному приложенномунапряжению, равно (П - Б )К, где13 - напряжение приложенное к первому входному зажиму 1; Б - напряжение, приложенное к второму входномузажиму 2; К - коэффициент масштабирования, Сумматор 6 содержит операционный усилитель 22 и резисторы 23, 24и 25,Сумматор 7 предназначен для формирования сигнала, равного 13 - Бгде Б, - опорное напряжение, прило Устройство работает следующим образом.Напряжение Б , поступающее на вход устройства, прикладывается к внешним выводам 1 и 2, причем к выводу 1 прикладывается напряжение Б а к выводу 2 - напряжение 13. Б- Б 13. Напряжение, приложенное к выводу1, инвертируется инвертором 5, навыходе которого напряжение равно-133 12 где К - сопротивление резистора 21; Е- сопротивление резистора 20. женное к входу 4, и содержит оерционный усилитель 26 и резисторы 27,28 и 29.Сумматор 8 предназначен для формирования сигнала, равного улР- Ц, Фгде 13 р - управляющее напряжение,приложенное к входу 3, и содержитусилитель 30 и резисторы 31-33.Операционный усилитель 10 с токозадающим резистором 15 и полевымтранзистором 17 предназначен для выработки управляющего сигнала, поступающего на затвор полевого транзистора 18, который изменяет сопротивление его каналаНа токозадающем резисторе 12 иполевом транзисторе 18 собран делитель напряжения, который предназначен для выработки на полевом транзисторе 18 сигнала, пропорционального входному и управляющему сигналам,Операционный усилитель 9 с резисторами 13 и 14 предназначен для сравнения напряжений, поступающих с истока (стока) полевого транзистора 18и токоэадающего резистора 11, а также выдачи управляющего напряжения назатвор полевого транзистора 16.Токоэадающий резистор 11 предназначен для преобразования тока,протекающего через канал полевого транзистора 16, в напряжение,Полевой транзистор 16 предназначен для регулирования сопротивленияустройства, При изменении напряжения, поступающего на затвор полевого транзистора 16 с операционногоусилителя 9, изменяется сопротивление канала полевого транзистора.(10) Й 5 4 9 В случае равенства сопротивлений В = К напряжение на выходе инверто 1 ра 5 равноН = -Ц,. (3) Напряжение на выходе сумматора 7равно ц = -(-ц,) - + и, - 1, (4)К 9 К 91 К,К,1 где -П, - опорное напряжение, приложенное к входу 4;К - сопротивление резистора 29; К 4 - сопротивление резистора 27; К; - сопротивление резистора 28.В случае равенства сопротивлений К 9 К 4 К 9 с учетом соотношения (3) получают Напряжение на выходе сумматора 8равно где -0 р - управляющее напряжение,приложенное к входу 3; К- сопротивление резистора 33,К, - сопротивление резистора 31; Ко - сопротивление резистора 32. В случае равенства сопротивлений К= К, = К 9 и учитывая соотношениеДля схемы, состоящей из операционного усилителя 10, токозадающего резйстора 15 и полевого транзистора 17, справедливы следующие соотношения: где Б - напряжение на резисторе 15190 - напряжение на полевом транч,зисторе 17; Учитывая соотношения (8) и (9),, напряжение на резисторе 15 равно Ток, протекающий через резистор15, равен где К - сопротивление резистора 15.9Учитывая соотношения (5) и (7),получают 10Так как операционный усилитель 10обладает большим входным сопротивлением, то ток, протекающий через резистор 15, равен току, протекающему через полевой транзистор 17: 15 где 1 Ч - ток, протекающий через полевой транзистор 17. Сопротивление канала полевого транзистора 17 вычисляется по формуле(15)члр оп30Сопротивление канала полевоготранзистора 18 равно сопротивлениюканала полевого транзистора 17 где Р.ч - сопротивление ка)ала полевого транзистора 18Равенство сопротивлений обеспечивается идентичностью характеристик 40 полевых транзисторов. Для работы всоставе устройства необходимо выбирать идентичные полевые транзисторы17 и 18, например транзисторы, которые находятся в одной интегральной 45 микросхеме.Из формул ( 15) и ( 16) видно, чтосопротивление канала полевого транзистооа 18 изменяется от управляющего напряжения, приложенного к вхо ду 3,Напряжение на выходе сумматора 6равно К 1 о К 1 о 155 Ь гК 9 КРг 1 гг где К - сопротивление резистора 25.1 оК, - сопротивление резистора 23 К, - сопротивление резистора 24= -Й - П,) р"(18)5Применение резисторов 23, 24 и 25, обладающих разным сопротивлением (сопротивление резисторов 23 и 24 равно К сопротивление резистора 25 равно К ), позволяет получить на выходе1 О масштабирующего сумматора 6 напряжение, пропорциональное входному напряжению, не превышающее максимально допустимое рабочее напряжение полевого транзистора 18 и оптимальное для его 15 работы.Напряжение Б с выхода масштабирующего сумматора 6 прикладывается к делителю напряжения, состоящему из резистора 12 и канала полевого тран эистора 18.Падение напряжения на полевом транзисторе 18 равно+Кчгде К - сопротивление резистора 12.1 ЬПадение напряжения на полевом транзисторе 18 через резистор 13 поступает на инвертирующий вход опера- ЗО ционного усилителя 9, где оно сравнивается с напряжением, снимаемым с токозадающего резистора 11, поступающим на инвертирующий вход операционного усилителя 9 через резистор 14, 35Операционный усилитель 9 изменяет сопротивление канала сток - исток полевого транзистора 16 путем изменения напряжения на его затворе таким образом, что выполняется соотношение 40 где К- сопротивление резистора 13;К, - сопротивление резистора 14;БК - напряжение на резисторе 11, Напряжение на резисторе 11 равно где 1 и - ток протекающий через реМ эзистор 11;Ко - сопротивление резистора 11.Из формулы (21) ток, протекающийчерез резистор 11, равен55 Учитывая соотношения (18), (19)(20), получают Ток, протекающий через резистор 11, протекает й через канал. сток исток полевого транзистора 16.Сопротивление последовательно включенных канала сток - исток полевого транзистора 16 и резистора 1 1 равно Пэкв6 аыУчитывая соотношения (15), (16)и (23), получают(25)эко Поп К 911, -ц1 о1 ээпр опИз формулы (25) видно, что сопротивление устройства изменяется при изменении управляющего напряжения Б поступающего на вход 3, что дает возможность изменения сопротивления уст 1 ройства. Формула изобретения Управляемое резистивное устройство, содержащее первый операционный усилитель и последовательно соединенные первый элемент с управляемой проводимостью, выполненный в виде первого полевого транзистора, и первый токозадающий резистор, свободные выводы которых являются внешними информационными выводами устройства, затвор первого полевого транзистора подключен к выходу первого операци онного усилителя, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона изменения рабочих напряжений и задаваемых границ регулирования сопротивления резистивного. устройства, оно содержит первый, второй и третий сумматоры, инвертор, второй операционный усилитель, второй, третий, четвертый и пятый токозадающие резисторы и второй и третий элементы с управляемой проводимостью, выполненные в виде второго и третьего полевых транзисторов, которые включены между первым внешним информационным выводом управляемого резистора и соответственно инвертирующим вхо1361579 Составитель А, МасловРедактор И. Николайчук Техред А.Кравчук Корректор М.Пожо Заказ 6293/50 Тираж 671ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб д, 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дом второго операционного усилителяи объединенным выводом последовательно соединенных второго и третьеготокозадающих резисторов, свободныевыводы которых подключены соответственно к выходу первого сумматора ик инвертирующему входу первого операционного усилителя,.подключенномучерез четвертый токозадающий резистор к общему выводу первого полевого 10транзистора и первого токозадающегорезистора, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала,выход второго операционного усилителя 15подключен к затворам второго и третьего полевых транзисторов, первыйвход первого сумматора соединен свторым внешним информационным выводомуправляемого резистора, а первые входы второго и третьего сумматоров являются соответственно входами задания опорного и управляющего напряжений устройства, вторые входы всехсумматоров объединены и подключенычерез инвертор к первому внешнему информационному выводу устройства, выходы второго и третьего сумматоров подключены непосредственно и через пятыйтокозадающий резисторсоответственно кнеинвертирующему иинвертирующему входам второгооперапионного усилителя.