Аналоговое времязадающее устройство

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 836789 б 1) Дополнительное к авт, с 22)Заявлейо 14.06.79 (21 присоединением заявки М 23) Приоритет -Опубликовано 07.06.8 Дата опубликования о 2779888/1 1 еаудеретееиимб кемите СССР дв делам иаебретеиийи еткрмтий(54) АНАЛОГОВОЕ ВРЕИЯЗАДАОЩЕЕ .УСТРОЙСТВО Предлагаемое аналоговое щее устройство относится к технике инфраниэкого диапа жег быть применено для фор выдержки времени в установ ного назначения и, в части назначено для испольэовани мах .автоматического управ ключением регенеративных т чен в одно плечо резистивного моста, к диагонали которого подключены через резисторы входы операционного дифференциального усилителя, а выход последнего подключен через стабилитрон к базе биполярного транзистора, нагруженного на обмотку электромагнитного реле 121 .Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон отрабааемых устройством регулируемых вреемя нои она миро ниязлич-. ах р ости я в систепеременепл ов. тыв ме ремяэадающие С-цепи, операые и биполяр- электромаге в различных управления нных интервалов.Цель изобретения пазона отрабатываемь тервалов и регулиро ких пределах.Для достижения ук аналоговом времязад содержащем интеграт ном усилителе, в це зи которого включен мязадающей ВС-цепи, кад, включающий бип тор, база которого сширение диаеменных инолев акже ание их в ши зуемьского аэаннои цели в ющем устройстве р на операциони обратной свяконденсатор врепороговый каслярный транзисодключена через дос- выде ства имеютрегулировани трозо которое со кад на пол ру которог о канал вклю й ка держит времязадающт вом транзисторе, к подключена КС-цепь,зат Известны аналоустройства, содерционные усилителиные транзисторы,нитные реле, испосистемах автоматиЯ.Известные устаточный, диапажек времени.Известно устро3 83678резистор к выходу операционного усилителя, а эмиттер через стабилитрон -к базам транзисторного модулятора, нагруженного на электромагнитное реле,и источник постоянного тока с сим 5метричными стабилизированными раэнополярными напряжениями, во времязадающую ВС-цепь интегратора введеныдва каскодно включенных полевых транзистора, причем затвор первого полевого транзистора подключен к конденсатору времязадающей цепи и к инвертирующему входу операционного усилителя,а затвор второго полевого транзистора подключен к источнику управляющего регулируемого напряжения, приэтом исток первого и сток второготранзисторов соединены вместе, истоквторого транзистора через резисторподключен к плюсовой шине источникапитания, а сток первого транзисторак неинвертирующему входу операционногоусилителя и к выводу между двумя стабилитронами источника постоянноготока с симметричными стабилизированными разнополярными напряжениями.На фиг. 1 представлена принципиальная схема аналогового времязадающего устройства;.на фиг. 2 - экспериментально полученные зависимостиотрабатываемого интервала временив функции управляющего регулируемогонапряжения.Аналоговое времязадающее устройство содержит интегратор, собранныйна операционном усилителе 1, подключенный к плюсовой 2 и минусовой 3шинам источника постоянного тока,имеющего симметричные разнополярныестабилизированные напряжения, формируемые последовательной цепью из стабилитронов 4 и 5, а также балластногорезистора 6, подключенного к общейшине 7 источника постоянного тока снапряжением +Еп, причем конденсатор8 времязадающей ВС-цепи подключен вцепи обратной связи операционного усилителя 1, т.е. между его выходом 9 иинвертирующим входом 10, а резистивная цепь времязадающей ВС-цепи состоит из каскодно включенных двух полевых транзисторов 11 и 12, у которых сток первого и исток второго соединены вместе, исток транзистора 11через ограничительный резистор 13.подключен к плюсовой шине 2, а стоктранзистора 12 - к общему выводу между стабилитронами 4 и 5 (вывод искусственного нулевого уровня) и к неин 9 4вертирующему входу 14 операционногоусилителя 1, при этом .затвор (входнаяцепь) транзистора 12 подключен к инвертирующему входу 10 операционногоусилителя 1, а затвор (входная цепь)транзистора 11 подключен через переключатель 15 к источнику управляющемурегулируемого напряжения или к среднему выводу переменного. резистора 16,который совместно с резистором 17 образуют делитель напряжения,подключенный к шинам 2 и 3. Конденсатор 18выполняет функции коррекции сигналаи является составной частью операцион .ного усилителя 13Аналоговое времязадающее устройствосодержит также выходной пороговыйкаскад, база биполярного транзистора19 которого подключена через резистор20 к выходу 9 интегратора, коллектор подключен к минусовой шине 3, аэмиттер через стабилитрон 21 - к двумбазам транзисторного модуля 22, обаэмиттера которого через переменныйрезистор 23 подключены к плюсовой шине 2,а общий коллектор его подключен к обмот-.ке электромагнитного реле 24,второй вы,вод которой подключен к общей шине 7.Обмотка реле 24 зашунтирована диодом 25в обратно-смещенном направлении относительно полярности источника питания. Реле 24 имеет контактные группы 26, выводы 27 от которых подключаются к объектам управления,Для управления работой аналоговымвремязадающим устройством имеетсядвухполюсный тумблер 28, средние выводы которого подключены соответственно к плюсовой шине 2 и к выходу9 интегратора, при этом вывод однойпереключающей группы контактов подключен к источнику постоянного. токас напряжением +Ея, а противоположныйвывод второй переключающей группыконтактов подключен к среднему выводупоследовательной цепи из ограничительного резистора 29 и кнопки 30ручного управления, вторые выводыкоторых шунтируют конденсатор 8 времязадающей ВС-цепи. Полевые транзисторы 11 и 12 изготовлены на однойподложке по единой технологии и размещены в одном корпусе. Биполярные.транзисторы модулятора 22 также размещены в одном корпусе.Аналоговое времязадающее устрой-.ство работает следующим образом.При подаче напряжения питания наустройство, т.е.,при включении тумб-,9 6мязадающей ВС-цепи, причем емкостьконденсатора 8 - величина постояннаяи ь меняется за счет изменения величины В, что и приводит к изменениювеличины отрабатываемого интервалавремени Т.Эффект расширения диапазона, т.е.существенного увеличения отрабатываемых регулируемых интервалов времениТ, достигнут в предлагаемом устройстве за счет нетрадиционного включения полевых транзисторов 11 и 12.навходе 1 О операционного усилителя 1.Обычно для регулирования постояннойвременис помощью управляемого напряжением сопротивления применяютполевой транзистор, на затвор которого подают регулируемое напряжение,а его канал используют в качестве изменяющегося сопротивления. Посколькусопротивление канала полевого транзистора очень мало (0,5-5 кОм), тополучить большие интервалы времени Тпрактически невозможно,В предлагаемом устройстве,к инвертирующему входу 10 операционногоусилителя 1 подключен не канал, т.е.не исток или сток, а затвор полевого транзистора 12, имеющего высокоевходное сопротивление, которое по отношению к входу операционного усилителя является выходным сопротивлением,при этом дополнительное увеличениепоследнего осуществляется тем, чтотранзистор 12 включен по схеме истокового повторителя,.нагрузкой которого является канал второго полевого транзистора 11, а нагрузкой последнего - его ограничительный резистор13Оба полевых транзистора 11 и 12включены каскадно, поэтому у них одини тот же ток каналов, причем, изменяя. величину управляющего напряже.ния бар изменяется величина токаканала транзистора 11, и, как следствие этого, изменяется величина тока канала транзистора 12, а это изменяет режим постоянного тока последнего и приводит к изменению его сопротивления затвор - исток, которое является входным сопротивлением по отношению к инвертирующему входу 1.0 операционного усилителя 1 и в совокупности с емкостью конденсатора 8 определяет величину постоянной времении интегратора - как времязадающегокаскада,Возможности регулирования периодаТ в предлагаемом устройстве показаныЪ 5 83 б 78 лера 28 в положение, при котором источник постоянного тока с напряжением +В, подключен к шине 2, устройство готово к работе и практически в этот момент начинает формироваться отрабатываемый интервал времени, поскольку переключение тумблера 28 привело к отключению резистора 29 от конденсатора 8, шунтировавшего его и снимавшего остаточные напря жения, поэтому на выходе 9 операционного усилителя 1,формируется линейно изменяющийся уровень выходного напряжения, крутизна изменения которого пропорциональна величине пос тоянной времени времязадающей КС-цепи интегратора, состоящий из конденсатора 8 и входного сопротивления затвор- исток полевого транзистора 12. Выходное напряжение интегратора, нарас- щ тающее относительно шины 2, сравнивается с пороговым напряжением выходного каскада и как только последнее окажется меньше первого, стабилитрон 21 пробивается, ток в базах 25 транзисторного модулятора 22 резко возрастает, и реле 24 срабатывает. На этом процесс формирования отрабатываемого интервала времени заканчивается, . 30При необходимости повторной отра ботки интервала времени накимают кнопку 30, при этом конденсатор 8 шунтируется резистором 29 и. разряжается, что приводит к возврату уровня выход- З ного напряжения на выходе 9 интегратора до уровня, искусственного нуля, равного уровню напряжения между стабилитронами 4 и 5, а также к тому, что транзистор 19, стабилитрон 2 и 40 модулятор 22 запираются, и реле 24 выключается.Ф/После отжатия кнопки 30 резистивный шунт с конденсатора 8 снимается, 4 и процесс формирования следукяцего ,интервала времени повторяется аналогично описанному. Регулирование отрабатываемых интервалов времени Т производится за счет изменения управляющего напряжения 0 А подаваемого от внешнего источника через переключатель 15 на затвор полевого транзистора 11 или со среднего вывода переменного резистора 1 б, с которого так-. же снимается регулируемое напряжение, при этом изменение величины уф равляющего напряжения 0111 р приводит к изменению постоянной временивреФормула изобретения 7 83678 на фиг. 2, на которой представлены экспериментально полученные регулировочныехарактеристики, отражающие функцию преобразования Т=Г (Чпр ) . График 1 на фиг. 2 показывает, как изменяется эквивалентное сопротивление каскада на двух полевых транзисторах 11 и 12 в зависимости от величины Чп, т.е. зависимость В=1(Чпр ). График 2 показывает зависимость"=. =1(В), График 3 показывает зависимость Т=Г ( с ), а график 4 показывает результирующую зависимость Т= =Г(Юупр ) для предлагаемого аналого; вого времязадающего устройства, 15Результаты эксперимента (фиг, 2) показывают, что эквивалентное сопротивление й времязадающей В 0-цепи изменяется в широком диапазоне, т.е. от 1 до 30 ГОм, что.и приводит к существенному возрастанию величины Ф и Т. Поскольку при традиционном включении полевых транзисторов сопротивление каналов их составляет единицы . килоом,. а входное сопротивление зат вор-исток порядка 10-15 мОм, то эффект возрастания постоянной времени фГ периода Т в предлагаемом устройстве можно оценить по крайней мере как в 1000 разЗО Аналоговое Времязадающее устройст- З 5 во, содержащее интегратор на операционном усилителе, в цепи обратной связи которого включен конденсатор времязадающей КС-цепи, пороговый кас 9 8кад, включающий биполярный транзисторбаза которого подключена через резистор к выходу операционного усилителя,а эмиттер через стабилитрон - к базамтранзисторного модулятора, нагруженного на электромагнитное реле, и источник постоянного тока с симметричными стабилизированными разнополярными напряжениями, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения диапазона отрабатываемых временных интервалов и регулирования их в широкихпределах, во времязадающую цепь интегратора введены два каскодно включенных полевых транзистора, причем затвор первого полевого транзистора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя и к конденсатору времязадающей цепи, а затвор второго полевого транзистора подключен к источнику управляющего регулируемого напряжения, при этом исток первого исток второго транзисторов соединенывместе, исток второго транзистора через резистор подключен к плюсовой шине источника питания, а сток первоготранзистора подключен к неинвертирующему входу операционного усилителяи к выводу между двумя стабилитронами источника постоянного тока с симметричными стабилизированными разнополярными напряжениями,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРВ 534868 кл, Н 03 К 17/28, 1976.2. Патент США У 3906248,кл. 307-293, опублик; 1966, (прототип) .836789 Составитель А. Тимофеевшакова ТехредМ. Голинка Коррек Решетник едак аказ 320/5 Проектная, 4 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,5 Тираж 988 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,