Интегратор переменного напряжения

 

О П И С А Н И Е пп 424!67

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских оциалистииеских

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 23.11.71 (21) 1717523/18-24 (51) М. Кл. G 06g 7/18 с присоединением заявки М

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (32) Приоритет

Опубликовано 15.04.74. Бюллетень X 14 (53) УДК 681.335(088.8) Дата опубликования описания 20.09.74 (72) Автор изобретения

Э. Л, Барьюдин (71) Заявитель

Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического института (54) ИНТЕГРАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение может найти применение в измерительной технике, когда необходимо иметь выходной сигнал, пропорциональный интегральному значению входного переменного сигнала.

Существующие интеграторы переменного напряжения часто не обеспечивают необходимой точности и быстродействия интегрирования в сочетании с высоким уровнем выходного сигнала в виде постоянного напряжения, что объясняется спецификой интегрирования переменного сигнала за малое время.

С целью повышения точности и быстродействия устройства в интегратор введены два токостабилизирующих двухполюсника на транзисторах, между базой и эмиттером каждого из которых включены последовательно источник:постоянного напряжения, вторичная обмотка трансформатора и времязадающий резистор, коллектор одного транзистора подключен к интегрирующему конденсатору непосредственно, а другого — через ключ.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

1Лнтегр а тор содержит: интегр ир ующий конденсатор 1, токостабилизирующие двухполюсники 2, 3, состоящие из транзисторов 4, 5, времязадающих резисторов 6, 7 и вторичных обмоток 8, 9 входного трансформатора 10, источники посгояппых напряжений 11 — 14 и ключи 15, 16, управляющие работой интегратора.

Интегратор представляет собой два токостабилизирующих двухполюсника 2, 3, выполненных на транзисторах 4, 5, которые заряжают одну и ту же интегрирующую емкость 1.

Интегрирование входного сигнала происходит за время, равное половине периода входного напряжения, к концу которого на емко1р сти 1 запоминается напряжение, пропорциональное интегральному значению исследуемого сигнала.

Работа интегратора протекает следующим образом.

15 Замыканием ключа 15 производится разряд интегрирующего конденсатора 1, после чего на половину периода входного напряжения конденсатор 1 через кл,оч 16 подключается в цепь токостабилизаторов 2 и 3.

20 В течение указанного полупериода, когда ключ 15 разомкнут, а ключ 16 замкнут, происходит интегрирование входного синусоидального сигнала. По окончании интегрирующего полупериода ключ 16 размыкается и на

25 конденсаторе 1 запоминается напряжение, пропорциональное интегралу входного сигнала. В таком состоянии схема остается до следующего цикла изатерепия, когда конденсатор

1 вновь разрядится через ключ 15 и произойЗО дет повью цикл преобразования.

+ Убк, Рк., (2) и а2 — коэффициенты усиления по току транзисторов 4 и 5; и б) — амплитуда и круговая частота интегрируемого напряжения;

Ua„., — напряжения на смещенных в прямом направлении эмиттерных переходах транзисторов 4 и 5;

1„, — тепловые токи транзисторов

4 и 5;

Убк, — НаПРЯжЕНИЯ На КОЛЛЕКТОРных переходах транзисторов4и5; и г,, — сопротивления коллекторного перехода транзисторов4и5. где

U6å и

1ко, и 1бк, И

Для выходного напряжения схемы можно записать:

Цикли шость преобразования и порядок работы кл.очей обеспечивается специальным устройством управления.

За время интегрирования емкость 1 заряжается выходным током 11 токостабилизатора, выполненного на транзисторе 4, и разряжается током 12 токостабилизатора, выполненного на транзисторе 5.

Для токов 11 и 12 можно записать:

1 E1+ Ux sinut — Убэ, 1 + Ugк, R, (к, E> — Ум sin»t — Убэ, lг —. ог . 1ко +

424167

При выполнении равенства (4) постоянные составляющие токов 11 и 12 токостабилизирующих двухполюсников будут равны и не будут давать составляющей в выходном сигнале ин5 тегратора.

В случае такой настройки схемы для UB»x можно получить следующее выражение:

2 (1 j (UM sin t d„sl»t) 1 () (., 1г о

Откуда окончательно для U„» можно запи15 сать: (6) (" г

2к ),СЙ1 Сйг ) 25 через А, то м

1 вых — >

f (7) 30 где f — частота исследуемого сигнала.

Из последнего выражения видно, что выходное напряжение пропорционально отношени)о амплитуды к частоте входного напряжения.

Предмет изобретения

20 Если обозначить постоянную величину вых (11 1г) (1

С,) (3) Если добиться равенства нулю выходного напряжения при U,,- О, то, пользуясь выражениями (1) —: (3) для I(— 12, можно записать:

Е, Убэ1 11бк, 1

R, К1 lк, (хг — (хг б + 1„, + б " О. (4) о где С вЂ” емкость интегрирующего конденсатора, Т вЂ” период входного напряжения.

Интегратор переменного напряжения, со40 держащий интегрирующий конденсатор, входной трансформатор, источники постоянных напряжений и ключи, один из которых подключен параллельно интегрирующему конденсатору, отличающийся тем, что, с целью

45 повышения точности и быстродействия интегратора, он содержит два токостабилизирующих двухполюсника на транзисторах, между базой и эмиттером каждого из которых включены последовательно источник постоянного

50 напряжения, вторичная обмотка трансформатора и времязадающий резистор, коллектор одного транзистора подключен к интегрирующему конденсатору непосредственно, а другой — через ключ.

424167

Редактор Л. Цветкова

Корректор Н. Учакина

Заказ 2873/!4 Изд. № 1472 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретени1 : и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

70 r

Составитель С. Белан

Техред T. Курилко