НЕЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕГРАТОР Советский патент 1972 года по МПК G06G7/184 

Изобретение относится к нелинейным интеграторам, юрименяемым в регулирующих устройствах для компрессионных холодильных машин.

Из1вестны нелинейные интеграторы, содержащие в качестве исходного линейного или -нелинейного ««тегрирующего устройства / Снцепочку.

Однако такие схемы обладают тем недостатком, что / С-|це1ПОч,ка не обеспечивает интегрирования с достаточной точностью, для улуч;ше} ия интегрирующих свойств исходной / С-|це1ПоЧ:КИ применяют усилитель нашряжения € ВЫСОКИМ коэффициентом усиления И с высокой лииейностью в динамическом режиме, в ка,чесТВе интегрирующих конденсаторов используются специальные конденсато1ры с мшнимальными токами утечки и Н0ляриза1ци,и. Для защиты интегратора от перегрузки, параллельно интегрирующей емкости включают Кремниевые диоды. Собственная емкость .кремниевых диодов зависит от напряжения « вносит нелинейность в интегратор и при заданной точности интегриро;ва1ния этот эффект ограничивает выбор емкости интегратора. При больших входных напряжениях линейность усилителя нарущается, увеличивается саморазряд интегратора и возникает inoiDpemность интегрнрования. Диапазон рабочих напряжений интегратора очень низок. Качество

переходных процессов и статическая ощибка в регуляторах с такп.ми .интеграторами зависит от коэффициента усиления, динамической .характеристики и линейности, усилителя и требует примене.кия специальной схемы для стабилизации пуля интегратора.

Целью изобретения является автоматический выбор рабочей точки усилителя в динамическом , защита интегратора и вх.ода усилителя от перегрузки при максимальных и М|И ПИмальпых напряжениях, исключение неуправляемого напряжения на интегрирующей емкости в переходных режим-ах, обеспечбЕ1ие высокого качества регулирования,

уменьшение статической ошибки и коэфф.И1циента усиления усплителя.

Для этого В предлагаемом интегр-аторе первый линейный вход выключен последовательно с други.м пелппейны.м входом интегрирования

через потепциомет.р, а последовательно с резистором, входящим в иптегрирующую ценочку, включен в не1проводящем направлении кремниевый ста.билитрон, соединенный другим концом с |0бщей тоЧ(Кой, образова(нной интегрпруюп|,ей ем1костью и входом усилителя, а к сопротпвлспию (подключенному к выходу усилителя) через встречно включенные кремпиевы.й стабилитрон и кремниевый диод подключены резистор и база до.полнительного

транзистора через кремниевый ста1билитр он в лров-одя.Щем «аиравлеиии подключена « интегрирующей емко1сти, а к отрицательному и положительному полюсам источника питания подсоединены последовательно включенные конденсатор и резистор, общая тОЧкд которых через кремниевый диод в непроводящем направлении Н0|дклю чена к интегрирующей емкости.

На чертеже изображена -предлагаеMiOiro нелинейного интегратора.

Он состоит из линейного входа I и нелинейного входа 2 с зоной нечувствительности, потенциометра 3, резистора 4, кремниевого стабилитрона 5, входящего в интегрирующую цепочку и под)ключенно1го последов,ательно. к интегрирующему конденсатору 6 и влоду усилителя 7, к выходу KOTOpoiro подключена нагрузка 8. Цель глубокой нелинейной отрицательное обратной овязи осуществляется через встречно включенные кремниевый стабилитрон 9 и диод 10, резистор 1J, дополнительный транзистор 12 и кремниевый ста(бнлитрон 13. Исключение неуправляемого напряжения в переходных режимах осуществляется подключением к кле.ммам 14 и 15 источника питания, конденсатора 16 и резистора 17, общая точка которых соединена с кремниевым диодом 18.

Сх,ем,а работает следую щим образом.

Если регулируемый параметр, например температура в зоне охлажд&ния компрессионной холодильной установки, равен заданному значению, то напряжения на входах 7 н 2 будут равны нулю.

Бели регулируемый параметр превысит заданное значение, то на входах / и 2 появятся напряжения, полярность которых показана на без скобок. Увеличение напряжений происходит пропорционально увеличению отклонения регулируемого параметра от заданного значения. Напряжение со входа / подается на потенцио.метр 3, а со входа 2 - на нелинейную интегрирующую цепочку, состоящую из резистора 4, кремниевого стабилитрона 5 и интегрирующего конденсатора 6. Ста|билитрон 5 создает в зарядной цепи интегрирующего конденсатора нелинейность типа нечувствительности. Т. е. заряд интегрирующего конденсатОра начнется не сразу после появления напряжения на вхо1де 2, а только тогда, когда оно, увеличиваясь, превысит напряжение ста1билизаци1и стабилитрона 5, и продолжается, пока имеет место разность между указанными на-пряжения,ми на вхюде 2 и стабилизацией стабилитрона 5.

Разряд интегрирующего конденсатора 6 будет происходить только после того, как изменится полярность напряжений на входах 1 и 2, т. е. при уменьшении величины регулируемого пара|Метра ниже заданного значения.

напряжения на интегрирующем конденсаторе 6 выходное напряжение усилителя 7 на нагрузке 8 увеличивается, воздействуя на регулируемый параметр. При увеличении напряжения на интегрируюд|ем конденсаторе 6 выходное напряжение усилителя 7 на нагрузке 8 уменьшается. Постоянному значению напряжения на интегрирующей конденсаторе 6 соответствует посюянно-е значение напряжения на нагрузке 8.

Если При отклонении регулируемого пара.метра напряжение на в.ходе 2 не выходит за пределы зоны нечувствительности нелинейного интегратора, то поддержание регулируемого параметра около заданного значения осуществляется за счет напряжения на входе /, которое алгебраически суммируется с напряжением на интегрирующем конденсаторе 6, меняя в небольших пределах положение рабочей точки усилителя 7, а следовательно, и значение выходного напряжения на нагрузке 8.

Напряжение на входе / изменяется от - 1е Д0| +18, а напряжение на входе 2 изменя.ется от -12в до 4-12бДля ограничения напряжения при зарядке и разрядке интегрирующего конденсатора 6, а также для защиты вх1ода усилителя 7 и нагрузки 8 от перегрузок в интеграторе применена глубокая нелинейная отрицательная обратная связь по напряжению с выхода усилителя 7 на его вход.

Как отмечалось выше, при отклонении регулируемого параметра в сторону понижения

от заданного значения интегр-ирующий конденсатор начи1нает разрян аться, а напряжение на нагрузке 8 - увеличивается. При достижении на нагрузке 8 значения нанряжевия, равного пробивному напряжению кремниеволо- стабилитрона 9, положительное напр яжен.):е через крем1ниевый Диод 10 поступает на резистор 11 н баву трашистора 12. При этом транз.истор 12 запирается, а напряженне на его коллекторе резко возрастает, пробивается в обратном направлении кремниевый стабилитрон 13 и таким образом включается глубокая отрицательная обраТН.аЯ связь ncj напряжению с выхода усилителя 7 и нагруски 8 на интегрирующий конденсатор

б и вхОД усилителя 7. Такая отрицательная обратная связь прелятствует дальнейшему раеряду И1нтегрируюшего конденсатора 6, следов.ательно, т о;вышению выходного напряЖения усилителя 7 на нагрузке 8.

При отклонении регулируемого параметра от заданного значения в сторону увеличения интегрирующий конденсатор начинает заряжаться, а напряжение на нагрузке 8 уменьшается, крем,Иевый ста|билитрон 9 придет в

исходнОС состоЯ|Ние, на базе транзистора 12 будет отрицательный потенциал, снимаемый с резистора 11, транзистор 12 откроется и к интегрирующему 1коидвнсатору 6 подключится разрядная цепочка, состоящая из кремниево