Преобразователь разности напряжений

 

„„Я0„„1041984 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК УДП G 05 В 1/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

1 г, Е М ..., а 5

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ

НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий несимметричный балансный усилитель на первом и втором транзисторах, в котором коллектор первого транзистора не» посредственно, а коллектор второго

11 (21 ) 3420677/18-24 (22) 09.04.82 (46) 15.09.83. Бюл. Р 34 (72) В.И.Ковальков (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 62-50(088.8) (56) 1. Алексеенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых интегральных схем. М., "Сов радио", 1980, с. 117.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 374575, кл. G 05 в 1/01, 1971 (прототип). транзистора через пороговыи элемент йодключены g первому выводу источни, ка питания, базы первого и второго транзисторов связаны с соответствую . щими.источниками входных сигналов, эмиттеры этих транзисторов соединены через стабилизатор тока на транзисторе с вторым выводом источника питания, а база транзистора стабилизатора тока подключена к первым

-выводам конденсатора и токозадающего элемента, о т.л и ч а ю шийся

: тем, что, с целью повышения точности сравнения входных сигналов и расширения функциональных возможностей, " введен ключ, шунтирующий конденсатор и подключенный управляющим входом к выходу порогового элемента, 9 а вторые выводы конденсатора и токо задающего элемента соединены с со-. ,ответствующими выводами источника питания, 1041984

Изобретение относится к автомати ке и информационно-измерительной технике.

Известны преобразователи, содержащие интегратор и поро1.овый элемент, у которых период повторения выходных импульсов является функцией входного напряжения (1J.

Однако эти устройства имеют ограниченные функциональные возможности и не позволяют сравнивать напряжения. Их необходимо дополнять схемами сравнения и масштабными усилителями, с тем чтобы они могли совмещать функции сравнения напряжений и преобразования их разности.

Период повторения выходных импульсов этих преобразователей является нелинейной функцией входного напряже,ния.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, .содержащее несимметричный балансный усили тель на транзисторах, коллектор одногс) из транзисторов непосредст.— венно и другого через усилительный элемент с положительной обратной связью подключен к первому выводу источника питания, базы транзисторов связаны с источниками сравниваемых напряжений, а эмиттеры — через транзисторный стабилизатор тока с вторым выводом источника питания, а база транзистора стабилизатора тока подключена через резистивный делитель напряжения, у которого один иэ резисторов зашунтирован конден.сатором, к выходу усилительного элемента с положительной обратной связью $2) .

Недостатком данного устройства является невысокая точность результата сравнения напряжений и периодов повторения импульсов.

Цель изобретения - повышение точности сравнения входных сигналов и Расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь разности напряжений, содержащий несимметричный балансный усилитель на первом и втором транзисторах, в котором коллектор первого транзистора непосредственно, а коллектор второго .транзистора через пороговый элемент подключены к первому выводу источника питания, базы первого.и второго транзисторов связаны с соответствующими источниками входных сигналов, эмиттеры этих транзисторов соединены через стабилизатор тока на транзисторе с вторым выводом источника питания, а база транзисто ра стабилизатора тока подключена к первым выводам конденсатора и токоэадакщего элемента, введем ключ

Считая транзисторы 1 и 2 идентичными, можно записатт: шунтирующий конденсатор и подключенный управляющим входом к выходу порогового элемента, а вторые выводы конденсатора и токозадающего элемента соединены с соответствую" шими выводами источника питания.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя разности напряжений в период повторения импульсов; на фиг, 2, — временные диаграммы, пояс10 няющие работу преобразователя разности напряжений. устройство содержит схему сравнения — несимметричный балансный усилитель на транзисторах 1 и 2, 15 стабилизатор тока 3 на транзисторе

4 и резисторе Ь, пороговый элемент

6, конденсатор 7, токозадающий элемент B источники 9 и 10 входных сигналов, источник 11 питания и ключ 12.

Преобразователь работает следующим образом.

При выключенном ключе 12 конденсатор 7 емкостью С заряжается через токозадающий элемент 8 постоянным током 7 . В течение времени заряда конденсатора t выходной ток 3„ стаби° лизатора 3, выпполненного на транзисторе 4 и резисторе 5, линеййо нарастает 0 0 И са,с где Й вЂ” сопротивление резистора 5; э

Ф Ос- напряжение заряда конденсатора 7;

35 Q- - падение напряжения на базоО3 во-змиттерном переходе транзистора 4 (обычно U< (сЩ.

Ток стабилизатора достигает такого значения 3 при котором коллек4й торный ток ., транзистора 2 нарастает до порогового значения тока 7д элемента 6, вызывающего его срабатывание (фиг- 2, б,в ). Это приводит к включению ключа 12 и быстрому раз45 Ряду конденсатоРа 7. Ток генератора

Зр, а следовательно, и ток Эк уменьшаются практически до нуля, что приводит к возвращению порогового элемента 6 в исходное состояние и эапиранию ключа 12. На выходе преобра5О зователя формируется короткий импульс длительностью 1„(фиг. 2, г) и процесс начинается сначала.

Поскольку 1„<<Ф„ то период повтЬремня импульсов преобразователя, 55 исходя из (1.), можно определить как

ГТ тиФ„-Р С Гт (2) с а ток стабилизатора 3 представить как сумму коллекторных токов транзисторов 1 и 2 бакр+ «3 +3 ° (31 к .- 1041984 (

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 и -и

М П екр 10 9 1 (4) к1 к т где Ч вЂ” теплОвой потенциал транзисT торов; л.=1-2 -постоянный для данного типа транзистора коэффициент, Подставляя значение З„т в (2 ), получим с учетом (4 )

Т"-Т вЂ” + . i (5I, 1 1

О 2 09-Ц,О ехр, +1 т

r e T< - исходное значение периода повторения импульсов на выходе преобразователя при

"9=" °

В случае небольших значений раэHocTHozQ напряжения (09 U ()J4 .

9 т.е. период повторения импульсов на выходе преобразователя прямо пропорционален разности сравниваемых Напряжений.

Проведенные испытания преобразователя показаль, что при изменении разности напряжений в пределах

15 мВ период повторения выходных импульсов устройства изменялся в пределах 35% от исходного значения.

B этом диапазоне сохранялась близкой к линейной зависимость между раз. о |ностью сравниваемых напряжений и периодом повторения выходных импульсов. Выбором режима работы устройства (значений Эс, R,3п можно обеспечить 3-8-кратное измейение перно-

15 да. амплитуда выходных импульсов устройства достигает 15 В, уровень сравниваемых напряжений 5 В, временная нестабильность 0,01%, дополнительная погрешность 1-3%, потребмоШность 100 мВт °

Таким образом,.выполнение преоб-. разователя согласно предлагаемому изобретению приводит к повышению точности результата сравнения-и

25 расширению функциональных воэможностей.