Тригонометрический функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/22 

t

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных устройствах для вычисления синусов или косинусов и в функциональных генераторах для преобразования треугольного напряжения в гармоническое.

Известен тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий полевой транзистор, выходной масц1табный усилитель, входные ограничительные диоды и шунтирующие их балластные резисторы, биполярный транзистор и источник тока 1.

Для тригонометрического преобразования в нем используется зависимость тока стока полевого транзистора от напряжения между истоком и стоком.

Недостаток устройства - низкая температурная стабильность.

Наиболее близким техническим решением является тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий первый полевой транзистор, исток или сток которого является выходом преобразователя, первый и второй масштабные резисторы, соединенные, соответственно, со стоком

и истоком первого полевого транзистора, первый и второй ограничительные диоды, соединенные катодами и зашунтированные первым и вторым балластными резисторами, источг ник входного сигнала,первый и второй выходы которого соединены с анодами первого и второго ограничительных -диодов, общий вывод катодов

10 первого и второго ограничительных диодов соединен с затвором первого полевого транзистора, свободные выводы первого и второго масштабных резисторов соединены соответственно

15 с первым и вторым выходами источника входного сигнала 2.

Недостаток преобразователя - зависимость величины выходного напря20жения и точности преобразования от температуры, что объясняется сильной температурной зависимостью сопротивления канала полевого транзистора. Температурные изменения сопро-.

25 тивления канала приводят к изменению уровня сигнала на полевом транзисторе, что приводит к уменьшению точности преобразования. Значительный уровень дополнительной температурной по30грешности заставляет в реальной

аппаратуре термостатировать такие преобразователи.

Цель изобретения - повышение температурной стабильности Функционального преобразователя.

Это достигается тем, что тригонометрический Функциональный преобразователь, содержащий первый полевой транзистор, исток которого, является выходом преобразователя, первый и второй масштабные резисторы,соединеные, соответственно, со стоком и истоком, первого полевого транзистор .первый и второй ограничительные диоды, параллельно которым включены соответственно первый и второй балластные резисторы, источник входног сигнала, первый и второй выводы которого соед1 нены с анодами первого и второго ограничительных дис)дов, катоды первого и второго ограничительных диодов соединены с затвором первого полевого транзистора, дополнительно содержит второй и третий полевые транзисторы, третий и четвертый масштабные резисторы, через которые свободные выводы первого и второго масштабных резистров соединены, соответственно, с первым и вторым выводом источника входного сигнала, общий вывод первого и третьего масштабных резисторов соединен, с затвором второго полевого транзистора, сток которого подключен к первому выходу источника входного сигнала, а четок - к стоку первого полевого транзистора, общий вывод второго и четвертого масштабных резисторов соединен с затвором третьего полевого транзис.ора, кЬток которого подключен ко второму выводу источника входного сигнала, а сток - к истоку первого полевого транзистора,

На чертезке приведена принципиальная схема тригонометрического функционального преобразователя.

Преобразователь содержитпервый .полевой трднзистор 1, первый и второй ограничительные диоды 2, 3, первый и второй балластные резисторы 4,5, второй и третий полевые транзисторы б, 7, первый,: второй, третий и четвертый масштабные резисторы 8, 9, 10 и 11, источник 12 входного сигнала.

Преобразователь работает следующим образом.

Для объяснения функционального преобразователя воспользуемся извесным уравнением, связыванвдим токи и напряжения полевого транзистора

U)

-где if. - ток стока;

Uo - напряжение отсечки

R.

-сопротивление канала при Uau 0;

и

-напряжение между затвором

Эп и истоком;

и

-напряжение между истоком- и

Си с стоком.

Величины Rg и UQ зависят от температуры, причем зависимость R от температуры сказывается значительно сильнее, нежели зависимость Q Up. В дальнейшем, чтобы подчеркнуть зависимость Н от температуры, воспользуемся символом R(t°), Рассмотрим сначала работу второго и третьего полевых транзисторов 6 и 7 на примере транзистора 6. Ток стока этого транзистора

(м 1,, }п ,CU6l cUb

06 RUcuJ cub

сь

(l°l

п.(°)и

оь

ОС

06 (2)

где R - сопротивление масштабных резисторов 8, 9, 10 и 11. Из уравнения (2) следует, что полевые транзисторы 6 и 7 в данном включении яв,ляются резисторами с сопротивлением Rp (t) и RO- (t°) соответственно. Можно сказать, что связь между током стока первого полевого транзистора 1 i|;j и напряжением Е источника 12 входного сигнала для случая, когда f 07 вид

:ru i;,.(t°l i -ciK ° oTlt u,...c,;o,.

(3)

При условии, ЧТО Rgj (t°)

Rot, (tO) EO-I (t°) равенство (3)

.(t°) ; переходит в (4)

Uoi + 0,5E

(4)

ci-p. 1401 5,11 +E

, ) 5Uoj+t

Формулы (3) и (4) справедливы для отрицательных Е, если применены транзисторы р-типа и для положительных - если применены транзисторы п-типа.

Выходное напряжение

1 + 0,5,

01

ивых 4и 01 не зависит от величины RQ (t°) и, .следовательно, не зависит от температуры. Выбор соответствующего значения отношения Е ляет получить аппроксимацию синусоидальной зависимости с точность порядка 1%. Для оценки эффективности предлагйемой схемы проанализируем известную с точки зрения температур ной стабильности. Отличие заключается в том, что сопротивления оь О7 зависят от темпера.туры. В этом случае 1 + 2. IT ; , л, + RoJt°) Приняв во внимание температурную зависимость канала полевого транзистора. ) i -oGut° . где ROOJ - сопротивление канала п некоторой температуре, принятой за нормальную Oi - температурный коэффици ент проводимости; tii° - отклонение температуры от нормальной; и задавшись близкими к имеющим ме на практике соотношениям величин 1,3 Up, запишем максимальное значение вых ного напряжения в виде i+oCAt° -0,455U, l,7+0,6ctut° При Oi. 0,5%/ С температурный коэф фициент амплитуды составляет 0,2%/ При изменении температуры на ± 50°С изменение амплитуды составляет ±10 что является, как правило, недопус мым. Выражение (6) показывает, что температурный коэффициент выходног напряжения зависит от значения Е, т.е. при изменении температуры воз никают и дополнительные ошибки в коэффициенте гар -юник. Под темпера турным коэффициентом выходного напряжения или амплитуды здесь понимается приращение соответствуюи е величины под влиянием приращения температуры, отнесенное к этому т :пературному приращению. позво ПЕедлагаег. преобразователь, как показывают приведен ые расчеты, является полностью термокомпенсированным. Реальные изменения дают значение температурного коэффициента амплитуды 0,, т.е. температурная погрешность уменьшается по сравнению с известным S 20 раз. Отсутствие полной температурной компенсации объясняется разбросом параметров полевых транзисторов и .имеющей место зависимостью напряжения отсечки от температуры. Фсркулч изобретения Тригонометрический функциональный преобразователь,содержащий первый полевой транзистор, исток которого является выходом преобразователя, первый : вюрой масштабные резисторы, соединенные, соответственно, со стоком и истоком первого полевого транзистора, первый и второй огранич;1тельние диоды, параллельно которым включены соответственно первый и второй балластные резисторы, источник входного сигнала, первый и второй выводы которого соединены с анодами первого и второго ограничительных диодов, катоды первого и второго ограничительных диодов соединены с затвсром первого полевого транзистора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения термостабильности, он содержит второй и третий полевые транзисторы, третий и четвертый масштабные резисторы, через которые свободные выводы первого и второго масштабных резисторов соединены, соответственно, с первым и BTOPHJM выводами источника входного сигнала,общий вывод первого и трбтьго масштабных резисторов соединен с затвором втсрого полевого транзистора, сток которого подключен к первому выходу источника входного сигнала, а исток - к стоку первого полевого транзистора, общий вывод второго и четвертого масштабных резисторов соединен с затвором третьего полевого транзистора, исток которого подключен но второму выводу источника входного сигнала, а сток - к истоку первого полевого транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 556457, кл. G 06 G 7/22, 1977. 2.Middf.ebrook R.D. and Rishterl . Nonreactive fiCter convertsrianguCar waves to sines Eectronics, March 8, 1965 p.96 (прототип).

Ф

.