Интегратор Советский патент 1981 года по МПК G06G7/184 

(S) ИНТЕГРАТОР

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике, в част ности к уст ройствам преобразования временного интервала в аналоговое напряжение. Известны устройства для преобразо вания временного интервала в аналоговое у напряжение , использующие метод заряда конденсатора постоянным током, и содержащие спусковые сквма формирования стартовых и стоповых сигналов, эмиттерный повторитель, .транзисторные ключи, управляемые стартовыми и стоповыми импульсами, накопительный конденсатор, источник постоянного напряжения D- Однако преобразователь требует стабилизации зарядного тока конденсатора, постоянства формы импульса этого тока, высокое напряжение питания. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является линейны интегратор,содержащий входной однови ратор (форг шрователь импульсов) , сое диненный с транзисторным ключом и через резистор с источником напряже ния-смещения, токозадающий транзис тор, коллектор которого через диод -и интегрирующую RC-цепь подключен к источнику импульсного напряжения, а эмиттер через резистор соединен с выходом транзисторного ключа, подключенного через резистивный делитель к источнику импульсного напряжения. Кроме того, устройство содер)хит дополнительный транзистор, коллектор которого соединен через дополнительный резистор с источником импульсного напряжения и с базой токозадающего транзистора, эмиттер дополнительного транзистора подклчюен к средней точке резистипного делител а база соединена с эмиттером токозадаквдего транзистора Г2}. Недостатком известного интегратора является его значительная нелинейность, вызванная тем, что при получении достаточно высокой температурной стабильности устройства за счет отрицательной обратной связи, величина зарядного тока токозадагацегс транзистора мала.. Цель изобретения - уменьшение нелинейности интегратора. Поставленная цель достигается темчто в интегратор, содержащий формирователь импульсов, ключевой транзит iCTOp, эмиттер которого соединен с ши.ной нулевого потенциала, а коллектор

через первый ограничивающими резистор подключен к источнику питания, уси лительный транзистор, база которого подключена к шине нулевого потенциа ла, соединенной через последователь™ но влючённые разделительный диод и первый масштабный резистор с эмиттером усилительного транзистора, коллектор которого подключен к базе токаозадающего транзистора и через второй ограничивакадий резистор - к источнику питания, соединенному с эмиттером токозадакадего транзистора, коллектор токозадающего транзистора через интегрирующую RC-цепь соединен с шиной нулевого потенциала, и второй масштабный резистор, введены разделительный конденсатор, корректирукадая RC-цепь и накопительный конденсатор, включенный между общим выводом разделительного диода и первог масштабного резистора и эмиттером ключевого транзистора, база которого через последовательно соединенные корректирующую RC-цепь и разделительный конденсатор подключена к выходу формирователя импульсов, а общий вывод разделительного конденсатора и корректирующей RC-цепи через второй масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала.

На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема интегратора; на фиг. 2 - зависимость аналогового напряжения интегратора (Ugy) от длительности входных импульсов

(tn).

Интегратор содержит формирователь

Iимпульсов, разделительный конденсатор 2, масштабный резистор 3, корректирующую RC-цепь, состоящую из парс1ллельно включенных конденсатора 4 и резистора 5, ключевой транзистор 6с резистором 7 в цепиколлектора, накопительный конденсатор 8, разделительный диод 9, усилительный транзистор 10 с масштабным резисторо

IIв цепи эмиттера-и ограничивающим резистором 12 в цепи коллектора, токозс1да шшй транзистор 13 с интегрирующей RC-цепью, состоящей из конденсатора 14 и резистора 15.

Конденсатор 2 и цепочка пардлдельно включенных конденсатора 4 и резистора 5 включены между выходом формирователя 1 импульсов и базового ключевого транзистора б, а их общий вывод через резистор 3 соединен с шиной нулевого потенциала, коллектор ключевого транзистора б подключен к накопительному конденсатору 8, который черед резистор 11 соединен с эмиттером усилительного транзистора 10, общий вывод накопительного конденсатора 8 и резистора 11 через диод 9 подключен к шине нулевого потенциала, которая соединена с базой усилительного транзистора 10, а его коллектор через резистор 12 под-;

ключен It источнику постоянного напряжения , к которому присоединен эмиттер токозадающего TpaH3Hq,Topa 13, а его коллектор подключен к интегратора и через интегрирующую RC-цепь шине нулевого потенциала.

Интегратор работает следующим образом.

Формирователь 1 импульсов формирует на своем выходе импульсы, длительность которых определяется временным положением Старт,Стоп -. импульсов. поступлении импульсов с формирователя 1 импульсов в базу ключевого транзистора б, последний открывается.

Накопительный конденсатор 8, ране заряженный до напряжения Е по цепи шина нулевого потенциала, диод 9, накопительный конденсатор 8, резистор 7 в цепи коллектора ключевого транзистора б и источник .питания Е,, разряжается по цепи обкладка накопительного конденсатора 8, резистор 11, эмиттерный переход усилительного транзистора 10, шина нулевого потенциала и через открытый ключевой транзистор .6, обкладка feкoпитeльнoг конденсатора 8.,

Ток разряда накопительного конденсатора 8 протекая через эмиттерный переход усилительного транзистора 10 усиливается им, -при этом на его коллекторной нагрузке резистора 12 формируется импульс, усиленный по мощг ности, который и открывает токозадающий транзистор 13. Коллекторный ток токозадающего транзистора 13 заряжает конденсатор 14, интегрирующей RC-цепи,формируя выходное .аналоговое напряжение, снимаемое с выхода интегратора.

При подйче на вход интегратора 6т генератора Г5-48 импульсов длительностью от 1,5 НС до 100 НС при частоте повторения импульсов 3-5 кГц нелинейность выходного аналохового напряжения составила менее 1%, а выходное аналоговое.напряжение составило 1000 мВ при подаче на вход интегратора импульсов длительностью 10 НС, и 10000 MB при пораче на вход интегратора импульсов длительностью 100 НС.

Таким образом, предлагаемый интегратор позволил уменьшить нелинейность и повысить выходное аналоговое напряжение при преобразовании временного интервала (преимущественно наносекундного диапазона) в аналоговое напряжение.

Формула изобретения

Интегратор, содержащий формирова таль импульсов, ключевой транзистор, эмиттер которого соединен с шиной