Функциональный преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

КЗОБРЕТЕИИЯ (61) Дололиительное к авт. сеид-sy— (22) да@влено 22. 05. 78 (2)) 2618984/18-24 с присоединением Заявим йо (23) Приоритет

Опубликовано 230780 Бюллетень Йо 27

Дата o убликоваиии описании 2 3 р 7 80

G G 7/26

Государствеииый комитет ссср ио делам изобретеиий и открытий

М) Уд 681.. 335. 8 (088.8) (72) Авторы изобретении

В. П. Большаков, В. Н. Евсеев, A. И. Солодовников, и Е. О. Файнштейн (7l) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известен функциональный преобразователь, содержащий полевой транзистор, переключающие диоды, входной и выходной операционные усилители, в котором используется нелинейность выходной характеристики полевого транзистора с р-r,-переходом P1).

1Î

Его недостатком является температурная нестабильность амплитуды и коэффициента гармоник выходного синусоидального сигнала, обусловленная зависимостью параметров переключающих диодов и полевого транзистора от температуры.

Наиболее близким техническим решением является функциональный преобразователь, содержащий первый полевой транзистор с управляющим р-и-переходом, первый резистор обратной связи, включенный между истоком первого полевогс транзистора,и шиной нулевого потенциала, второй резистор об;

2» ратной связи, подключенный к стоку первого полевого транзистора, источник тока,.соединенный выходом с затвором первого полевого транзистора, а входами подключения питающеro напряжения — с шиной нулевого потенциала и шиной отрицательного питающего напряжения, первый биполярный транзистор, подключенный эмиттером к затвору первого полевого транзистора, а коллектором - к шине положительного питающего напряжения, последовательно соединенные первый и второй входные резисторы, первый и второй переключательные диоды, соединенные анодами с общим выводом первого и второго и входных резисторов, катод второго переключательного диода и свободный вывод второго входного резистора соединен с шиной нулевого потенциала, свободные выводы первого входного резистора,второго резистора обратной связи и катод первого переключательного диода объединены и являются входом преобразователя, дифференциальный операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя,последовательно соединенные третий входной резистор и третий резистор обратной связи, общий вывод которых соединен с инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с истоком первого полевого тран750516 эистора, свободный эыьод третьего резистора обратной связи соединен с выходом диффереп|яального операционного усилителя, свободный эыэоц третьегo входного резистора -оединен с шиной нулевого потен:.нала, база первого биполярного транэи-..òoðà соединена с общим выводом первого и второго эхоцных резиc:ñ"оров 1Ь2 I .

Недостатком преобразователя является относительно высокая температурная нестабиль :-":ость амплитуды и коэф— fQ фицяента гармо .Ик выходного синусои— ,цального сигнала, обусловленная зависимостью параметроэ полевого транзистора От температуры.

Целью я зобоете ни я: BJIH Pòoß IIoBI KP 1 5 няе точности преобразования эа счет устранения указа I IIDA нест аб иль ности .

Это доc тигается тем, что функцйональны."..: преобразователь,содержащяй первый полевой транэястОр о управляю Я щим р-il-ïàpàõoIIoì, первый резистор обратной связи,. включенный между истоком первого полевого транзистора и шиной нулевого потенциала, второй резне ор обратной связи, подключенный к стоку первого полевого транзистора, ic точник тока,соединенный выходом с затвором первого пол ваго транзистора, а входами подключения питающег" напряжения — с шиной нулевого потенциала я шиной отрицательного питающего напряжения, первый биполярный транзистор, подключенный эмяттером к 3атэору пер— вого полевого транзистора, а коллектором — к шине положительного питающего напряжения, последовательно сое35 динейные первый и второй входные pe— зисторы, первый и второй переключат=льнне диоды, соединенные анодами с общим выводом первого я второго вход— ных резисторов, катод второго пере- .Щ свободный второго входного резистора соединены с шино1л нулевого потенциала, свобоцные выводы первого входного резистора

1 второго резистора обратной связи и катод ° первого переключательно.,го диода об-. единенн я являются входом преобразователя, дифференциальный oi"ерационный усилительt Вы ход которого являет я выходом преоб— разоэателя, последовательно соединенные третий входной рези" òîð и третий резистор Обратной связи„ общий вывод которых соединен с инвертирующим эходоМ дифференциального операционного усилителя, неинвертярующий вход кото-роi:o соединен с истоком первого полевогО транэи ТОра; свобОдннй выэОд третьего резистор: Обратной,связи ооединен с выходом дифференциального операционного усилителя, дополнительно Я) содержит второй полевой транзистор с управляющим р-п-переходом, второй и третий биполярные транзисторы, четыре токозадающих ре-истора, нагруэочннй резистор и управляемый резистор, выполненный на базе полевого транзистора, подключенного стоком к свободному выводу третьего входного резистора, истоком — к шине нулевого потенциала, а затвором — к коллектору второго биполярного транзистора и через первый токозадающий резистор — к лине отрицательного питающего напряжения, эмит",еры второго и третьего биполярных транзисторов через второй и третий токозадающие резисторы соединены с шиной положительного пятак»цего напряжения, базы второго и третьего биполярных транзисторов соединены со стоком и затвором второго полевого транзистора и через четвертый токозадающий резистор - с шиной нулевого потенциала, коллектор второго биполярного транзистора соединен с базой первого биполярного транзистора и через нагрузочный резистор — с общим выводом первого и второго входных резисторов, сток второго полевого транзистора соединен с шиной положительного питающего напряжения.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого функционального преобразователя.

Преобразователь содержит первый полевой транзистор 1 с управляющим

p-n- переходом, первый и второй резисторы 2, 3 обратной câÿçè, первый и второй переключающие диоды 4, 5, первый и второй входные резисторы 6, 7, первыи биполярный транзистор 8, источняк тока 9, дифференциальный операционный усилитель 10, третий резистор обратной связи 11, третий входной резистор 12, второй полевой транзистор

13, второй 14 я третий 15 биполярные транзисторы, первый, второй, третий я четвертый токозадающие резисторы

16-19, нагрузочный резистор 20 и управляемый резистор 21.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

На вход преобразователя подается напряжение треугольной формы. Переключающие диоды 4,5 и входные резисторы 6, 7 обеспечивают необходимые переключения цепи затвора полевого транзистора 1 при изменении полярности входного сигнала. Через резисторы обратной связи 2, 3 осуществляется отрицательная обратная связь, уменьшающая коэффициент гармоник выходного синусоидального сигнала. Четные гармоники в выходном сигнале можно свести к минимуму, не изменяя выходного уровня, выбором сопротивления резистора Обратной связи 2, либо смещением нулевого уровня входного сигнала.Благодаря включени.о транзистора 8 напряжение на затворе первого полевого транзистора 1 оказывается не зависящим от температурного изменения паде— ния напряжения на переключающих диодах 4, 5. При рациональном выборе элемента",; cxeMbI преобразователя и соотно1505 б шения их параметров минимальное значение коэффициента гармоник выходного сигнала получают регулировкой ампли— туды входного сигнала и сопротивления резистора 2. С помощью выходного мас- штабного усилителя 10 осуществляется необходимая нормировка уровня выходного синусоидального сигнала.

Соединение истока и затвора второго полевого транзистбра 13 с базами второго и третьего биполярных транэисто- 40 ров 14, 15 обеспечивает режим с температурно регулируемыми коллекторными токами транзисторов 14, 15.

Поэтому при изменении температуры изменяется падение напряжения .на нагрузочном резисторе 20, а следовательно, и напряжение на затворе первого полевого транзистора 1. В результате синусоидальное напряжение на истоке первого полевого транзистора 1 имеет более стабильные коэффициент гармоник 2О и амплитуду при изменении температуры окружающей среды.

Дополнительная окончательная стабилизация уровня выходного синусоидаль— ного сигнала обеспечивается за счет 25 регулировки коллекторным током транзистора 15, протекающим через первый токозадающий резистор 1б, величины сопротивления управляемого резистора 21.

Введение новых элементов в схему преобразователя с указанными связями дает возможность осуществлять температурную стабилизацию параметров выходного синусоидального сигнала при выборе первого и второго полевых транзисторов 1, 13 обратного типа, причем вне зависимости от того, является ли температурный коэффициент тока стока отрицательным, что характерно для полевых транзисторов с низким напряжением отсечки (0,5 В для кремния), либо положительным, что характерно для транзисторов, имеющих напряжение отсечки более 1,5 В.

Это позволяет повысить точность предлагаемого функционального преобразователя по сравнению с прототипом эа счет обесгечения более высокой температурной стабильности его характеристик. i0

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий первый полевой транзистор с

)i5 управляющим р — n- переходом, первый резистор обратной связи, включенный между истоком первого полевого транзистора и шиной нулевого потенциала, второй резистор обратной связи, подключенный к стоку первого полевого транзистора, источник тока, соединенный выходом с затвором первого полевого транзистора, а входами подключения питающего напряжения-с шиной нулевого потенциала и шиной отрицательного питающего напряжения, первый биполярный транзистор, подключенный эмиттером к затвору первого полевого транзистора, а коллектором-к шине положительного питающего напряжения, последовательно соединенные первый и второй входные резисторы, первьй и второй переключательные диоды соединенные анодами с общим выводом первого и второго входных резисторов, катод второго переключательно" го диода и свободный вывод второго входного резистора соединены с шиной нулевого потенциала, свободные выводы первого входного резистора, второго резистора обратной связи и катод первого переключающего диода объединены и являются входом преобразователя, дифференциальный операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, последовательно соединенные третий входной резистор и третий резистор обратной связи, общий вывод которых соединен с инВертирующим входом дифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с:истоком первого полевого транзистора, свободный вывод третьего резистора обратной связи соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит второй полевой транзистор с управляющим р-п-переходом, второй и третий биполярные транзисторы, четыре токозадающих резистора, нагрузочный резистор и управляемый резистор, выполненный на базе полевого транзистора, подключенного стоком к свободному выводу третьего входного рези=тора, истоком — к шине нулевого потенциала, а затвором — к коллектору второго биполярного транзистора и через первый токозадающий резистор — к шине отрицательного питакщего напряжения, эмиттеры второго и третьего биполярных транзисторов через второй и третий токозадающие резисторы соединены с шиной положительного питающего напряжения, базы второго и третьего биполярных транзисторов соединейы со стоком и затвором второго полевого транзистора и через четвертый токозадающий резистор — с шиной нулевого потенциала, коллектор второго биполярного транзистора соединен с базой первого биполярного транзистора.и через нагрузочный резистор — с общим выводом первого и второго вход-. ных резисторов, сток второго полевого транзистора соединен с шиной положительного питающего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

750516

Составитель И. Балабошко

Редактор О. Стенина Техред Э. фечо Корректор Г. Назарова

Заказ 4651 39 Тира к 751 Под пнс ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

1. Ре1егзок И.Е,БеИ eHect а ь зй сот меи ь 1- а фpesto $ е Е(естonics,Nì,(9)0, р. 69-70.

2. Авторское свидетельство СС(;,Г

9 556457, кл. G 06 G 7/22, 1977

{лрототил).