Аналоговый интегратор Советский патент 1986 года по МПК G06G7/186 

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов и может быть использовано в автоматике, вычислительной техни- ке, радиотехнике и связи для моделирования в реальном времени электрических цепей, авторегулирования, вычисления параметров случайных про цессов, математического моделирования, аналох о-цифрового преобразования сигналов.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот за счет увеличения его верхней граншды.

На чертеже изображена схема интегратора.

Интегратор содержит первый и второй усилительные транзисторы 1 и 2, эмиттеры которых объединены и через пятый генератор 3 тока подключены к первой шине питания, база транзистора 1 является входом 5 интегратора, база транзистора 2 соединена с шиной нулевого потенциала, коллектор первого транзистора 1 подключен к второй шине 6 питания, коллектор второго усилительного транзистора 2 соединен через второй генератор 7 тока с второй шИной 6 питания и с первой обкладкой накопительного конденсатора 8, параллельно которому включен зарядный резистор 9, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, первая обкладка конденсатора 8 соединена также с зач вором полевого транзистора 10, включенного по схе- .ме повторителя, сток которого подключен к второй шине 6 питания, а исток соединен с выходом 11 интегратора и через нагрузочный резистор 12-0 шиной нулевого потенциала. Аналоговый интегратор работает следующим образом.

Все транзисторы схемы находятся в активном режиме. Ток эмиттера иден тичных транзисторов 1 и 2 1 задается генератором 3 тока. Коллекторный ток транзистора 2 разряжает конденсатор 8, напряжение на котором при отсутствии сигнала на вхОде 5 -определяется токами генераторов 3 и 7 и резистором 9 и выбирается равным половине напряжения Е на второй тине 6 питания. Если транзисторы 1 и 2 идентичны, а ток генератора 7 выбран равным 1, то напряжение в статике на конденсаторе 8

т, -( т

0 г

2

где R - сопротивление зарядного резистора 9.

При этом условии R .

Если на вход 5 от источника входного Напряжения поступает сигнал, то изменяется коллекторный ток тран- зистора 2, что приводит к изменению напряжения на конденсаторе 8. Это изменение напряжения передается повторителем на транзисторе 10 на выход 11 устройства.

Найдем частотную характеристику схемы. При этом на вход 5 устройства поступает.гармонический сигнал и((о) , а на выходе действует сигнал UJ(G) . Коэффициент передачи

схемы К(со) Uj (Сл)) /и /,(ы) . На1пряжению U|(w) соответствует ток эмиттера транзистора 2 1, U,(a))/2r, где г, - сопротивление эмиттерного перекода, причем г, , tp - тепловой потенциал, поэтому Ig2 (CO)U; (со). Ток эмиттера передается в коллектор с коэффициентом передачи oi (w) следовательно, (co)U, (6j)oi((y)iy4q, Поскольку коллекторная цепь транзистора 2 в активном режиме представляет собой генератор тока 1, («), нагруженный на емкость конденсатора 8, и параллельно включенные сопро- тивления коллектора транзистора 2гк и зарядного резистора R, а также входное сопротивление полевого транзистора Шг, то, представив параллельно включенные транзисторы эквивалентным сопротивлением R Г| // R// Гц 5 получим напряжение на конденсаторе 8 U(u)I(w)R,/1+ja). Подставив в это выражение ранее полученное значение 1 (Q), найдем

.иттт зЬэПри условии, что , R,C EC/2lj-o lg, коэффициент усиления на низких частотах

К а

4(-1)

может регулироваться в широких пре- делах выбором I,.

Найдем верхний диапазон рабочих частот, полагая высшую рабочую частоту аналогового интегратора равной

частоте единичного усиления. С этой целью положим U(co)/Uj(u) - 1. При этом условии f (у; (со) Io/87tf,C.

Для рабочих частот транзистора, на которых ci (а) S 1, верхний рабочий диапазон аналогового интегратора определяется током lo- В предельном случае, полагая Ig- 0,01А, ,20 пФ, получим f 760 МГц. Расчетное значение высшей рабочей частоты интегратора практически может быть реализовано в случае использования транзисторов с граничной частотой передачи тока эмиттера f fft .

В интеграторе дополнительный фазовый сдвиг устранен благодаря включению накопительного конденсатора параллельно паразитной емкости С и, следовательно, использования ее в качестве накопительной. Фазовый сдвиг, вносимый частотной зависимостью коэффициента передачи о (со) от частоты, мал, поскольку постоянная времени быстродействующих транзи сторов составляет десятки пикосекунд.

Формула изобретения

Аналоговый интегратор, содержа 30 щий первый и второй усилительные

«О

Составитель А.Маслов Редактор Е.Копча Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 4959/49 Тираж 671Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

0

5

транзисторы, эмиттеры которых объединены и через первый ген ератор тока подключены к первой шине питания, накопительный конденсатор, повто- 5 ритель, выполненньпЧ на полевом

транзисторе, затвор и сток которого соединены соответственно с коллектором второго усилительного транзистора и с второй шиной питания, а исток через нагрузочный резистор подключен к шине нулевого потенциала и является выходом интегратора, база второго усилительного транзистора соединена с шиной нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот за счет увеличения его верхней границы, он содержит второй генератор тока, который включен между коллектором второго усилительного транзистора и второй шиной питания, накопительный конденсатор и зарядный резистор включены параллельно меж- .ду коллектором второго усилите- ;льного транзистора и шиной нулевого потенциала, коллектор первого усилительного транзистора соединен с второй шиной питания, а его база является входом интегратора.

0

5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов и может быть использовано в автоматике, вычислительной технике, радиотехнике и связи для моделирования в реальном времени электрических цепей, авторегулирования, вычисления параметров случайных процессов, математического моделирования, аналого-цифрового преобразования сигналов. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот за счет увеличения его верхней границы. Интегратор содержит первый и второй усилительные транзисторы, две шины питания, первый и второй генераторы тока, накопительный конденсатор, зарядный резистор и эмиттерный повторитель на полевом транзисторе с нагрузочным резистором в цепи истока. Достижение поставленной цели обеспечено за счет введения второго генератора тока и новых связей между элементами, позволившим устранить дополнительный фазовый сдвиг в усилительной части схемы благодаря включению накопительного конденсатора параллельно основной паразитной емкости. 1 ил. С S (Л ю ел О ОЭ