Дифференциальный усилитель с коррекцией переходной характеристики

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться в осциллографических устройствах, цифровых вольтметрах и приборах ядерной электроники. Цель изобретения - расширение температурного диапазона коррекции переходной характеристики дифференциального усилителя. Благодаря введению в схему управления варикапами регулятора 11 напряжения и управляемого генератора 13 постоянного тока с помощью нелинейного терморезистора осуществляется компенсация трудно предсказуемой режимной постоянной составляющей напряжения на электродах варикапов и за счет этого облегчается компенсация нелинейной зависимости емкости варикапов от регулирующего напряжения. Температурная зависимость суммарной емкости варикапов приобретает линейный характер. Благодаря этому температурный диапазон, при котором осуществляется автоматическая коррекция формы переходной характеристики, существенно расширяется по сравнению с прототипом. 4 ил.

СОЮЗ COBETCHI!Х

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

<191 (111

6 А1

1,>11 g Н 03 F 1/42

1 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

П1- И ГКНТ СССР (21) 4387156/24-09 (22) ?8.01.88 (46) 30.10.89. Бюл.М 40 (72) Е.С.Миронов и В.М.Немировский (53) 621.375.024(088.8) (56) Найденов А.И., Новопольский В.А.

Электронно-лучевые осциллографы, М.:

Энергоатомиздат, 1983, с.35, рис.2.29, I (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬ|1Ъ|Й УСИЛИТЕЛЬ С

КОРРЕИ|ИЕЙ ПЕРЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ (57) Изобретение относится к ради«измерительной технике и может использоваться в осциллографических устройствах, цифровых вольтметрах и приборах ядерной электроники. Цель изобретения — расширение температурного диапазона коррекции переходной характеристики дифференциального усилите2 ля. Благодаря введению в схему управления варикапами р гулятора Il напряжения и управляемого генератора 13 постоянного тока с помощью нелинейного терморезистора осушествляется компенсация трудно предсказуемой режимной постоянной составляющей напряжения на электродах варикапов и за счет этого облегчается компенсация нелинейной зависимости емкости варикапов от регулирующего напряжения. Температурная зависимость суммарной емкости варикапов приобретает линейный характер. Благодаря этому температурный диапазон, при котором осуществляется автоматическая коррекция формы переходной характеристики, существенно расширяется по сравнению с прототипом. 4 ил.

1518876

Иэибретение итн<гсится к рлдиииэме— рнтельний технике и м<)жет быть испиль зовано в осцилл<)графических устройствах, цифровых вольтметрах и приб<) рах ядерной электроники.

Цель изобретения — расширение температурного диапазона коррекции переходной характеристики дифференциального усилителя, На фиг.! представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя с коррекцией переходной характеристики; на фиг.2 переходная характеристика дифференциального усилителя без коррекции переходной характеристики (а — переходная характеристика дифференциального усилителя при нормальной температуре, Ъ 300 К; б — переходная характеристика при повышенной температуре, S30 К; в — переходная характеристика при пони;кенной температуре, 250 К); нл <риг.3 — зависимость управляющего варикаплми напряжения от температуры окружающей среды для известного (а) и предлагаемого (б) устройств, а также зависимость управляющего варикапами напряжения от вели чины тока, формируемого генератором постоянного тока в блок управления варикапами (в); иа фиг.4 — зависимость емкости С варикл Id от величины

0 управляющего напряжения U< (а), зависимость сопротивления К терм< рези<.тора от температуры окружающей среды (б) результат компенсации нелиней)

<) о ностей кривых С = f (t ), R = f (t ) (в) .

Дифференциальный усилитель с коррекцией переходной характеристики содержит транзисторы 1 и 2, нагруэочные резисторы 3 и 4, резисторы 5 и 6 обратной связи, влрикапы 7 и 8, генератор 9 пист<гянноги тика, блок 10 управления влрикаплми, выполненный на регу><яторе 11 напряжения, терморезисторе 12,уп!) BJlBtмом генераторе

13 постоянного тока, а также первую и вторую шинь) 14 и 15 источника питания и первую и вторую шины 16 и 17 дополнительн<гги источника питания.

Дифференцилльный усилитель с коррекцией переходной характеристики работает следующим образом.

Сущность изобретения заключается в том, что б)лагидаря введению в схему управления ли<1) фе ре)<пиал ьн< <м у сшп<телем регулят гра нлпряжения и упр«))ляем<г) <) генерлт<гра ист<гянниго тока с I)<>M<))<)b)<) нелинейного термиреэистирл осуществляется компенсация трудно предсказуемой режимн<ги постиянной составляющей напряжения на электродак варикапив и эа счет этого облегчается компенсация нелинейной эависимости емкости варикапов от регулирующеги напряжения. В результате температурная зависимость суммарной емкости варикапов приобретает линейный характер. Благодаря этому температурный диапазон, при котором осуществляется автоматическая коррекция формы переходной характеристики, по сравнению с известным устройством существенно расширяется.

Управляемый генератор 13 постоянноr

20

Ку .Д Э = <тт 7 . эмиттерное сопротивление транзисторов

1 и 2; температурный потенциал при Т 3 300 К; коллекторный ток каждого из транзисторов I и 2; сопротивления резисторов 3 и 5 °

<)"т 26 мВ

К, К

Цри нормальной температуре (300 К) оптимальная форма переходной каракте50 ристики, т.е. выходного сигнала, достигаетсн выбором такого значения емкости варикапа (фиг.4), при которой обеспечивается минимальное эначеHHt

I времени нарастания <. и небольшой выGp /U cñ 5г".) (фиг. 2л). !

1ри этом емкости варикапл соответствует регулировичное напряжение Б,„(фиг.3б, вход изменяемого посто)<нного напряжения.

На симметричньп< вхид дифференциаль25 ного усилителя (фиг.1) воэдействуют входные сигналы в виде перепадов напряжения противоположной полярности.

В каждим плече дифференциального усилителя возникает изменение коллек30 торного тока транзисторов и 2, которое вызывает падение напряжения на нагрузочных резисторах 3 и 4.

При этом коэффициент усиления дифференциального усилителя на постоянном токе и низких частотах

76 достигается суtr

Ittr>r»Йносз и хлрл<стеptrcTI1KH С = f. (C )

<> (фиг.4в) и расширение температурного дилилзона коррекции переходной хараКтеристики дифференциального усилите— ля. В известном устройстве такая компенсация не может быть эффективной из-за наличия нерегулируемого первого ист<>чникл нлир.<жен;>я., к. гдл гемиератур><ля зависимость регул <рующег() илпр><жения U = -!) + I R не соответр <> г сгьу»T нелинейн(>й температурной зависимости термосоиротивления 12.

Если при нормальной температуре

20 С (300 K) и значениях R< = 51 кОм, I = 0,1 мЛ напряжение на выходе блока 12 управления варикапами в соответствии с (2) равно U = Ip R)o ("Π— 5,1 В (фиг.4), то при иовышеннои тем><ерлтуре 50 С (330 К) !)

I R = 7,5 О,! = 0,75 В, поскольку

R vM(=ttüøIIåTñÿ со скоростью <с .

А

4-8ь на градус Цельсия (по отношению к предыдущему значению сопротивления

Rt) Уменьшение Ь с ростом температуры (фиг.36) приводит к увеличению мкости варикапов (фиг.4, точка Ся ), уменьшению емкостного сопротивления влрикапов 7 и 8 и, как следствие, к м<.Hüøåíèþ времени нарастания переходной характеристики дифференциального усилителя, Переходная характеристика на фиг.2б за счет увеличения емкости варикапов 7 и 8 преобразовывается в форму, представленную на фиг.2а °

При понижении температуры, например, до -30 С сопротивление термос> резистора 2 увеличивается (для R

51 кОм до R<Ä = 540 кОм) и при усT,ø<)âë»ííîì ранее значении I

r — О, 1 мА регулирующее напряжение

1> становится равным lip, = 54 В и в соответствии с фиг.4 емкость варикапа становится равной С„. Уменьшение емкости варикапа приводит к увеличению общего емкостного сопротивления влриклпов 7 и 8 нл высоких частотах, в результате чего в области отрицательных температур полоса проиускания дифференциального усилителя сужается, а крутизна спада его амплитудночлстотной характеристики, обусловленная деиствием иарлзитных реактивностей, уменьшается. Это приводит к уменьшению выброса U Hà начальном участке вершины переходной характеристики (фиг.2в) и способствует преобразова— -т) + < р n г с.> где ()д — напряжение нл выхс>де регулятора !1 напряжения; ток, формируемый управляемым генератором 13 постоянно-!5 г тока;

R — сопротивление терморезистора

12 ири фиксированной темпераТуР».

i!at»»r errHe Ьр„устанавливается прн 20 пс р:>»<а!.зльной настройке дифференцил»нного усиля- еля с помо<>)ью иотенциометрл в регуляторе 11 напряжения и измен(я<и ве><ичины тока н управляемом генераторе 13 иостояннс)го тока. При 25 этом введение регулятора ll напряжения позволяет ири первоначальной регулировке диффере><цилльного усилителя ())иг ° 1) устранить нежелательнсе появление ил ано,ax appèêàïîâ 7 и 8 по- 30 от<>киного и «", мед.:eHH<) . е> як »Iel.п напряжения, выз.)анн<)г(J ра,бросом напря °

)<ени)< эмиттер — блзл транзисторов ! и 2, ил.it!Hèå i рс>жнмиог() потенциала на предыдущем каскаде усиления и не35 стабильностью п>г< аю>«их напряжен-<й.

ITU(=K<)ëüK J нлпряжение U i ил выходе регулятора 1 напряжения используется для комле)<слции указанного напряжения Hh;rtr(>II<)K вариклпс>в 7 и 8, т > 40 соотношение (!) приводится к виду (2) Р г

Зависимость емкости С влриклил.

7 (8) от регулирующегu напряжения

0 i:ит спа,()лю<ц)сй характер (фиг.4а) .

Дп < те.". перлтурной коррекции переходИОИ х(pdKI pllCTHKH у СИЛИтЕЛ) тЕМПЕратурнл. зависимость емкости вариклпа также,.>лжив носить сиадающии 50

x.tpaK Tap, В то же время, судя по выражению (2), с ио.гиженнем температуры соирот(. >, HH(К терморезистора 12 увеличи ..тся и Ц возрастает (фиг, 4б}. Следовательно, при использовании описанных благоприятных для коррек«ии > a рехо.(н(>". характерис:тики .. словий, к. гда Il> о;..с..с дит взаимная компенсация и линейносте-. . „и R, (фиг,4л, 6), S l5!88 фиг.4). Зт<> илиряжение и<>лс>жительнс>й полярности фс.рмируетс.я зл сч(т падения напряжения, создаваемого током управляемого генератора 13 постоянного

5 тика íго напряжения регулятора 11 напряжения, Величина регулировочного напряжения на катодах влрикаиов 7 и 8

1518876 нию формы переходной характеристики к виду, представленному на фиг. 2а, соответствующему нормальной температуре.

Таким образом в предлагаемом устЭ

5 ройстве по сравнению с известным за счет компенсации непредсказуемой величины постоянной составляющей напряжения на электродах варикапов 7 и 8 и, соответственно, компенсации нелинейной10 зависимости емкости нарикапон 7 и 8 от регулирующего напряжения (причем обе операции осуществляются совместно) существенно повышена линейность зависимости С = f(t ), IIpH этом Возможность регулирования тока I управляемого генератора 13 тока при первоначальной настройке дифференциального усилителя обеспечивает плавное вертикальное перемещение регулировочных характеристик и, следовательно, более широкий температурный диапазон компенсации переходной характеристики (фиг.4б,в,г). Отсутствие отрицательных значений UI в широком диапаэо-25 не температур исключает возможность выхода нарикапон 7 и 8 из режима регулируемой емкости, что существенно повышает надежность работы дифференциального усилитI JIII, 30

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и

Дифференц11ал1 н11й1 у сш1итель " коррекцией переход1гой характеристики, Др,Bhll10JIIILHHhIA на ДвУх тРанзистоРах, коллекторы которых являются выходами дифференциального усилителя с коррекцией переходной характеристики и через нагрузочные резисторы соединены с первой шиной источника питания, между змиттерами транзисторов включены дна последовательно соединенных резистора обратной связи, точка соединения которых через генератор постоянного тока соединена с второй шинои источника питания, причем между эмиттерами транзисторов включены два включенных встречно варикапа, точка соединения которых подключена к выходу блока управления варикапами, содержащий дополнительный источник питани>1 и терморезистор, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения температурного диапазона коррекции .переходной характеристики, н блок управления варикапам.l введены регулятор напряжения 11 управляемый генератор постоянного тока, включенный между первой шиной дополнительного источник питания и верным выводом терморезистора, являющимся выходом блока управления варикапами, второй вывод термореэистора через регулятор

Hal.р11же1 Ия "oeдинен с второй шиной дополнительного источника питаия

Г 1

15lHH76

Фиг 3

v i u>s

Рри

Составитель И.Водяхина

Техред А.Кравчук Корректор О.Ципле

Редактор А.Огар

Заказ 6610/56 Тирах 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ухгород, ул. Гагарина, 101