Нелинейный интегратор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства ¹

Заявлено 29.XI l.1970 (№ 1601966/18-24) М. Кл. 6 06g 7!18 с пр исоединением заявки № комитет по делам изобретений и OTKpblTHH при Совете Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано 21.Xl.1972. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 9.1.1973

УДК 681.142.07(088.8) Авторы изобретения П. К. Карелин, В. С. Пономарев, Р. А. Нугманов, P. A. Бушуев и А. Н. Васильев

Заявитель, .СР«gÐ - ДЯ

НЕЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕГРАТОР

Изобретение от носится к нелинейным интеграторам, применяемым в регулирующих устрой ствах для компрессионных холодильных маши.н.

Известны нелинейные интеграторы, содержащие в качестве исходного ли нейного или нелинейно го интегрирующего устройства

l С- ц е и оч ку.

Однако такие схемы обладают тем недостатком, что RC-це почка не обеспечивает интегрирования с достаточной точностью, для улучшения интегрирующих свойств исходной

RC- це почки применяют усилитель на пряжения с высоким коэффициентом усиления и с высокой ли нейноcтbю в динамическом режи.ме, в качестве интегрирующих конденсаторов используются специальные конденсаторы с мипимальными токами утечки и поляризации.

Для защиты интегратора от перегрузки, параллелыоо интегрирующей емкости включают кремниевые диоды. Собственная емкость кремниевых диодoia зависит от напряжения и вносит нелинейность в и нтегратор и при заданной точности интегрирования этот эффект ограничивает выбор емкости интегратора.

При больших входных, напряжениях линейность усилителя нарушается, увеличивается саморазряд интегратора и возникает погрешность иитегрирова ния. Диапазон рабочих напряжений интегратора очень низок. Качество переходных процессов и статическая ошибка в регуляторах с такими интеграторами зависит от коэффициента усиления, динамической характеристики и линеиности. усилителя и требует .применения специальной схемы для стабилизации нуля иптегратора.

Целью изобретения является автоматический выбор рабочей точки усилителя в динамическом режиме, защита и нтегратора и вхо10 да усилителя от перегрузки при максималь ных и минимальных напряжениях, исключение неуправляемого напряжения на и нтегрирую щей емкости В переходных режимах, обеспечсние высокого качества регулирования, 15 уменьшение статической о шибки и коэ ффлциента усиления усилителя.

Для этого в предлагаемом интеграторе первый линейный вход включен последовательно с другим нелинейным входом интегрирования

20 через потепциомстр, а последовательно с резистором, вхо: ящим в интегрирующую цепочку, включен в непроводящем направлении кремниевый ста бплитрон, соединенный другим концом с общей точкой, образованной инте25 грирующей емкостью и входом усилителя, а к сопротивлению (подключенному к выходу усилителя) через встречно включенные кремниевый стабилитрон и кремниевый диод подключены резистор и база дополнительного

30 транзистора, коллекторная цепь упомянутого

359667 транзистора через кремниевый ста билитрон в проводящем,на|правлении подключена к и нтегрирующей емкости, а к отрицательному и положительному полюсам источника питания подсоединены последовательно включенные конденсатор и резистор, общая точк@ которых через кремниевый диод в непроводя щем направлении подключена к интегрирующей емкости.

На чертеже изображена схема предлагаемого нели ней|ного и нтегратора.

О н состоит из ли нейного входа 1 и нелинейного входа 2 с зоной,нечувствительности, потенциометра 8, резистора 4, кремниевого стабилитрона 5, входя|щего в интегрирующую цепочку и подключенного последовательно к интегрирующему конденсатору б и входу уси.лителя 7,,к выходу которoIvo подключена нагрузка 8. Цепь глубокой нелинейной отрицательной о братной овязи осуществляется через встречно выключенные кремниевый ста|билитрон 9 и диод 10, резистор 11, дополнительный транзистор 12 и кремниевый ста билитрон И. Исключение неуправляемо го на пряжения в переходных режимах осуществляется подключением к клеммам 14 и 15 источни ка питания, конденсатора li6 и резистора 17, общая точка которых соединена с кремниевым д и1одом 18.

Схема работает следующим образ ом.

Если регулируемый парамeтp, на пример температура в зоне охлаждения ком преосионной холодильной установки, равен зада иному значению, то на пряжения на входах 1 и 2 будут равны нулю.

Если регулируемый параметр, превысит заданное значение, то на входах 1 и 2 появятся напряжения, полярность которых показана на чер!теже без clKO|>OK, Увеличение напряжений происходит пропор|ционально увеличению отклонения регулируемого параметра от заданного значения. Напряжение со входа l .подается на потенциометр 8, а со входа 2— на нелинейную интегрирующую це почку, состоящую из резистора 4, кремниевого стабилитро|на 5 и интегрирующего ко нден сатора б. Стабилитрон 5 создает в зарядной цепи н нтегрирующего конденсатора нелинейность ти па нечувствительности. Т. е. заряд интегрирующего конденсатора начнется не сразу после появления напряжения на входе 2, а только тогда, когда оно, увеличиваясь, превысит напряжение ста билизаци и, ста билитрона 5, и продолжается, пока имеет место разность между указанными напряжениями на входе

2 и стабилизацией стабилитрона 5.

Разряд интегрирующего конденсатора б будет происходить только после того, как изменится полярность напряжений на входах 1 и

2, т. е. при уменьшении величины регули руемого параметра ниже заданно го значения.

На пряже ние на конденсаторе 6, я вляющееся интегралом отклонения регулируемого параметра от заданного значения, определяет рабочую точку усилителя 7. При уменьшении иа пряже ния на интегрирующем конденсаторе

6 выходное на пряжение усилителя 7 на нагрузке 8 увеличивается, воздействуя на регулируемый иа раметр, При увеличении напряжения на интегрнруюшем конденсаторе б выход ное напряжение усилителя 7 на нагрузочке

8 уменьшается. Постоян ному значению напряжен ия на интегрирующем конденсаторе 6 соответствует постоянное значение напряжения на нагрузке 8.

Если ири отклон енин регулируемого параметра напряжение на входе 2 не выходит за пределы зоны нечувствительности нелинейного интегратора, то,поддержание регулируемого параметра около заданного з начения осуществляется за с:ст напряжения на входе

l, которое алге браически суммируется с напряжением на и нтегрирующем конде нсаторе б, меняя в,небольших пределах положение ра20 бочей точки усилителя 7, а следовательно, и значение выходного иа пряжения на нагрузке 8.

Напряжение на,входе 1 изменяет ся от — 1в до, +1в, а на пряжение на входе 2 изме25,няется от — 12в до +12в.

Для,ограничения напряжения при зарядке и разрядке интегрируюпцего конденсатора б, а также для защиты входа усилителя 7 и нагрузки 8 от перегрузок в интеграторе приме30 иена глубокая нелинейная отрицательная обратная связь по на пряжению с выхода усилителя 7 на его вход.

Как отмечалось выше, при отклонении регулируемого параметра,в сторону пони>кения

35 от заданного значения интегри рующий конденсатор начинает разряжаться, а на пряжепие на нагрузке 8 — увеличивается. При дости>кении,иа нагрузке 8 значения напряжения, равного ироб ивиому напряжению крем40 ниевого стабилитрона 9, положительное напряжение через кремниевый диод 10 поступает на резистор 11 и базу. тра,нзистора 12. При этом транзистор 12 за пирастся, а иа пряжение íà cro коллекторе р езко возрастает, про45 бивает ся в обратном направлении кремниевый стабилитрои И и таким образом включает ся глубокая отрицательная обратная связь по на пря>кению с выхода усилителя 7 и нагруоки 8 на интегрирующий конденсатор

50 6 и вход усилителя 7. Такая отрицательная обратная связь препятствует дальнейшему ра зряду интегрирующего конденсатора б, следовательно, повышению выходного напряжения усилителя 7 на:нагрузке 8.

55 При отклонении регулируемого,параметра

0Т заданного значе ния в сторону увеличения интегрирующий конденсатор начинает, заряжаться, а иа пря>кение на нагрузке 8 уменьшается, кремлиевый ста билитрон 9 придет в

60 исходное состояние, на базе транзистора 12 будет отрицательиыи потенциал, снимаемый с резистора 11, тра|нзи|стор 12 откроеч ся и K.интегрирую щему конденсатору 6 подключится разрядная цепочка, состоящая из кремниево65 го стабилитрона 18, коллектор-эмиттерного

359667

Предмет изобретения!

9 Ю

Составите.7h С. Бс llooi

Техред T. Ускова

Редактор If Коляда

Iхоррсктор Т. Медведева

3 а ка 3 4236/18 11зд. № 1763 Ти па >к 406 Под!н!снос

1lI IfIIIHII Комнгста !1о делам изобретений и oTI !нят!1й !!,",! Совете Минисгров СССР

Москва, )К-35, Раугиская 1и16., д. 4 5

Типография, нр. Сап> нова, 2 переходя транзистора 12 и потенц1иометра 8.

П р и ч е м э т я ц е rl G B I! 3 0 у д е т п О д к л !О ч я т ь с я т 0 л ько тог 1,.3, ксгда папря>кение па интегрирующем копденю; rope станет больше пробивного ,пя пр!1>и, . пя кремниевого стабнлитрона И, таким 0111 3зом происходит ограни !е ние заряда и;!тегрпрующего конденсатора 6.

Дл!! того, чтобы .в переход и!.!х режимах,пр и

В<кл!О ; 11!if! peri ля rnp3 ife Возникали пе!рсгруз ки па и !де и в!!ходе усилителя 7, а следювя rcaьiir, п пягруз110 3 пз-. !я поя, !сипя Ife>lr!равляемого пя1пряженпя, нптегрпруюпцш конденсатор 6 заряжается IIL от медленно нараCT 3!0 Jl;I 0 H 3!! р I>l4Cklkf i 11;1 ВхОде 2, T 310!(i Li 0 П Я П РЯ>КЕП>1!1, ПОДЯ ВЯС110ГО К КЛЕММЯМ

14 4! 16. Вслинипя напряжения, до которой заря>кается интегрирующий кондсагсятор б и скорость его заряда в момент включения регулятора, зяви сят от номинальных значений конденсатора 16 и резистора 17 и определяют нулевое состояние усилителя 7, т. е. cocT0ëíkfc, когда выходное пя пря>кение усилителя 7 равно нулю.

В регуляторе на нелиней1 ном интеграторе применен усилитель с малым коэффициентом усиления порядка 20 — 25, что позволяет увеличить диапазон рабочих напряжений, и при больших вход1ных напряжениях линейность усилителя в динамическом режиме не ,нарушается. Защита от перегрузю1к,интегрирующей емкости осуществляет ся последовательным включе нием кремниевых стя билитро,пов через дополнительные тря!п"-,I!cT0ðû и по,гледователь ым включением резисторов и емкостей через кремниевые диоды. Собственная ,емк1сть кремниевых дподов при таком вклю i 0 i I IIII I IC 11ill 0 Cif T ДО ПОГ! Н1! ВЕЛ Ъ!Н Ю НЕЛ ИНЕЙлость в интегратор.

10 Пс,.!п с!1!! н1нтегратор, содержащий интегрнруюп,ую 1(C-цепочку, включенную на .Вх0л усилителя, с цепь!0 отрицательной обратной связи, конденсатор, кремниевые стабилптр )Hl1, диоды, транзистор и поте!нцпо метр, 15 отлп fflfofffffffcя тем, !то, с целью пов! пнения то !нос!и п защиты интегратора от перегрузок, лицейп!.!й вход интегратора соедпне1н с пег!1!ие!!и!!м входом через потепциоу!етр, меж= ду резистором и конденсяторох! интегрирую20 щей 1сС-цепи включен кремниевый стабилитрои, точка соеди!пения стабилитрона и кон,!C1IC3T0P3 Г!ОДКЛЮтlЕНЯ К ВХОДУ УСИЛИТЕЛЯ, К

BI I!0I) усилителя через встреч но включенные кремниевый стабилитрон и диод подключены

25 резистор и база дополнителыного тра1нзистора, коллектор которо го через другой кремниевый стабилитрон соединен с конденсатором и!нтегрирующей RC-цепи и анодом диода, каT0д которого соеди1нен с общей точкой кон30 депсатора и резистора, подключенных послеДОВЯте, !зПО К ИСТОЧНИКУ ПОСТОЯННОГО НЯ ПРЯжЕпня.