Устройство для получения функции "идеальный диод Советский патент 1980 года по МПК G06G7/26 

1

Изобретение относится к области автоматики, в частности к аналоговой вычислительной технике, и может найти применение в устройствах управления преобразователями и устройствах авто- 5 матики.

Известны устройства для получения функции вида идеальный диод Ц, содержащие операционный усилитель, шунтированный двумя цепями отрицатель-Ю ной обратной связи, состоящими из последовательно соединенных резистора и полупроводникового диода, оба диода подключены разноименными электродами к выходу операционного усилителя, к 15 инверсному входу которого подключен входной резистор.

Недостатком известного устройства является низкая температурная стабильность.20

Наиболее близким по технической сущности -изобретению является устройство д.пя получения функци идеальный диод 2, содержащее операционный усилитель, шунтированный двумя цепями 25 отрицательной обратной связи, одна из которых состоит из полупроводникового диода, а другая - из последовательно соединенных резистора и полупроводникового лиода, оба диода под- 30

ключены разноименными электрода.ми к выходу операционного усилителя, к инверсному входу которого подключен входной резистор.

Недостатком известного устройства для получения функции идеальный диод является низкая точность при изменении температуры. Это объясняется тем, что при увеличении входного напряжения и соответствующем возрастании выходного напряжения операционного усилителя той полярности, при которой диод, включенный последовательно с резистором, смещается в прямом направлении, напряжение на выходе звена появляется только после того, как уровень напряжения на выходе операционного усилителя достигнет значения, превышающего постоянную составляющую вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.

Целью изобретения является повышение точности работы в широком диапазоне температур.

Поставленная це.пь достигается тем,что в устройство для получения функции идеальный диод, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый масштабный резистор соединен со входом устройства и через две параллельные цепи, состоящие из первого выпрямительного диода и последовательно включенных первого ограничивающего резистора и второго выпрямительного диода с выходом операционного усилителя, введены второй ограничивающий и второй масштабный резисторы, третий выпрямительный диод и инвертирующий ,усилитель, вход которого Подключен к общему выводу последовательно соединенных второго ограничивающего резистора и третьего выпрямительного диода, включенных мезвду выходом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, а выход инвертирующего усилителя через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит масштабный резистор 1, подключенный к инвертирующему входу операционного усилителя 2, цепи обратной связи, одна из к-оторых состоит из перво1 О выпрямительного диода 3, а ддругая - из по следоаате ьно включенных первого ограничивающего резистора 4 и второго выпрямительного диода 5, Общий диода 5 и резистора 4 связан с нагрузкой.

К выходу усилителя 2 подключена дополнительная цепь, состоящая из второго ограничивающего резистора 6 и третьего выпрямительного диода 7, другой электрод которого соединен с шиной нулевого потенциала.

Диод 5 цепи обратной связи усилителя 2 связан с нагрузкой таким же электродом, каким диод 7 дополнительной цепи соединен с шиной нулевого потенцис ла.

К общему выводу резистора б и Д7лода 7 подключен вход инвертирующего усилителя 8, выход которого чере второй масштабный резистор 9 подключен к инвертирующему входу, усилител 2.

Инвертирующий усилитель состоит из операционного усилителя 10 и резисторов 11 и 12.

Устройство для получения функции идеальный диод работает следующим образом.

При входном сигнале отрицательно полярности ца резисторе 1 напряжени на выходе усилителя 2 равно падению напряжения на диоде 3. При этом диод 5 смещен в обратном направлении, и напряжение на выходе устройства равно нулю. Напряжение на катоде диода 7 близко к напряжению на выходе усилителя 2. Вольт-амперные характеристики диодов 5 и 7 одинаково изменяются при изменении температуры окружающе среды. С этой целью диоды 5 и 7 выбирают одного типа.

Смещение на выходе усилителя 8 подбирают таким образом, чтобы в этом режиме выходное напряжение усилителя 2 было равно нулю.

При входном сигнале положительной « полярности на выходе усилителя 2 напряжение отрицательной полярности, которое через диод 5 прикладывается к нагрузке.

При этом часть выходного тока усилителя 2 замыкается через резистор 6 и диод 7, Причем сопротивление резистора 6 выбирается равным сопротивлению нагрузки нелинейного звена для того, чтобы режимы работы диодов 5 и 7 были аналогичны. S Напряжение на выходе усилителя 8 равно, л

JC8 A7i

0 При изменении температуры окружающей среды вольт-амперные характеристики диодов 5 и 7 изменяются одинаково, так как это диоды одного типа, находящиеся в абсолютно одинаS ковых режимах работы. При этом изменение уровня напряжения на нагрузке нелинейного звена значительно меньше, чем в известном устройстве, так как это изменение обусловлено тольQ ко разностью тепловых уходов вольтамперных характеристик диодов 5 и 7. Начальное различие вольт-амперных характеристик диодов 5 и 7 компенсируется цепью смегцения усилителя 8.

Повышение температурной стабильности устройства для получения функции идеальный диод обеспечено за счет црвышения температурной стаби. льности линейного участка выходной характеристики устройства.

Формула изобретения

Устройство для получения функции

идеальный диод, содержащее операционный усилитель, инвертирунадий вход которого через первый масштабный резистор соединен со входом устройства и через две параллельные

цепи, состоящие из первого выпрямительного диода и последовательно включенных первого ограничивающего резистора и второго выпрямительного диода, с выходом операционного усилителя, отличающееся

тем, что, с целью повышения точности работы в широком диапазоне температур, в него введены второй ограничивающий и второй масштабный резисторы, третий выпрямительный диод

и инвертирующий усилитель, вход которого подключен к общему выводу последовательно соединенных второго ограничивающего резистора и третьего выпрямительного диода, включенных

между выходом операционного усилитеЛЯ И шиной нулевого потенциала, а выход инвертирующего усилителя через второй масштабный резистор соединен с инвертирукадим входом операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Иейнгольда,. М. , Мир, 1977, с.1.9,

2.Коган Б.Я. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования, Физматгиз, 1963, с.383, рис.219 (прототип.

Кногрузке