Генератор линейно изменяющегося напряжения для аналого-цифровых преобразователей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 202 1973

ГЕНЕРАТОР ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

В. П. БОНДАРЕНКО, В. А. БОНДАРЬ, Г. И. ПЕРЕДЕЛЬСКИП (Представлена научным семинаром кафедры вычислительной техники)

Применение генераторов ЛИН в аналого-цифровых преобразователях, а также в измерительной технике, радиолокации и радионавигации в устройствах калиброванной задержки требует очень высокой линейности выходных импульсов. Среди генераторов линейно растущего напряжения на транзисторах самыми высоко линейными считаются генераторы с положительной обратной связью (ПОС), обеспечивающие коэффициент передачи в цепи ПОС больше единицы и генераторы с нелинейной ПОС. Последние обеспечивают самый малый коэффициент нелинейности: £ — десятые доли процента [1]. Генераторы с ПОС на лампах обеспечивают величину | также лишь десятые доли процента [1]. Сотые доли процента можно получить [2, 3] в генераторах с комбинированными обратными связями, разработка которых началась сравнительно недавно. Эти генераторы разрабатываются в основном на транзисторах, что ограничивает получение импульсов Л ММ повышенного напряжения (больше 100 в) и снижает их термостабпль-ность. В настоящей работе предлагается генератор ЛИН на лампах с ПОС, в котором используется также и независимая линеаризация импульса выходного напряжения. Такая комбинация принципов линеаризации в генераторах ЛИН позволяет получить высокую линейность выходных импульсов вместе с высоким коэффициентом использования напряжения и повышенным быстродействием по сравнению с генераторами с комбинированными связями (КОС) на лампах.

Идея построения таких генераторов ЛИН родилась сравнительно недавно [4]. Физический смысл ее осуществления состоит в построении цепи независимого управления сопротивлением зарядного (разрядного) элемента емкости генератора. Эффективность от применения нового способа линеаризации особенно ощутима в указанном плане в схемах генераторов с ПОС.

На рис. 1 представлена схема такого генератора ЛИН с ПОС на лампах, аналогично 'которой можно построить схему на транзисторах. В таком генераторе увеличение £ за счет входного сопротивления эмиттерного повторителя можно скомпенсировать цепью независимого управления сопротивлением зарядного элемента.

Схема на рис. 1 отличается от известных схем с ПОС наличием в зарядной цепи формирующего конденсатора управляемого нелинейного элемента-пентода. В разрядной цепи включена пассивная цеп^ независимого управления. 44

В исходном состоянии катодный ток пентода протекает через л разрядный триод Лга. Емкость Ск заряжается до 'падения напряжения на С приходом запирающего импульса на Л1а последняя закрывается и конденсатор С начинает заряжаться. Напряжение на катодах диодов Лза и Лзб быстро возрастает, и они закрываются, после чего ток экранной сетки замыкается на конденсатор Сэ> а конденсатор Со становится, в свою очередь, источником питания анодной цепи Л2 на все время формирования импульса ЛИН. Далее ем- _+во< кость С к разряжается, так что отрицательное напряжение на сетке пентода все время уменьшается. Необходимо выбрать величину изменения напряжения <на Ск такой, чтобы 'соответствующее изменение напряжения на сетке пентода полностью компенсировало спад анодного тока, заряжающего емкость С. Этот спад имеет место из-за ¡неидеальности коэффициента передачи цепи ПОС — т = 1 — — /(-¡-С/Со и конечности величины внутренней отрицательной об- „ , ^

1, г г Рис. 1. Схема генератора линеино-изменяю-

ратной СВЯЗИ в самом пентоде щегося напряжения с положительной обрат-р ^ £! //Д „.о. Коэффициент нели- ной связью и цепью независимой компеп-нейности, определяющий спад., можно найти так:

этот

сации нелинейности

£ — ^г.'Я

где в = ит Е

коэффициент использования напряжения. Значение необходимого перепада напряжения Аик на сетке пентода можно определить таким образом:

ми =

где /а0 — начальный ток заряда С.

При выполнении этого условия, определяющего выбор значения Ск при заданном /?к, зависящем от /а0, результирующее значение коэффициента находится как

с

к О >

где — коэффициент нелинейнссги напряжения на Ск за время импульса ЛИН.

Для указанных параметров схемы и длительности импульса ЛИН Тп = 100 мнсек, при частоте повторения /„ = 50 гц и амплитуде выходного импульса 120 в расчетное значение £ =-: 6,34-10~4%. Измерение с помощью осциллографа С1-19Б по методике Хартуна Н. [5] показало, что у испытуемой схемы £<0,05%. Расчетное значение 5 для схемы с комбинированными обратными связями на основе, приведенной на рис. 1 (емкость С включена параллельно Л1а, а Ск отсутствует) с теми же параметрами, составляет 0,1%. Огромный запас по 5 для схемы такого генератора ЛИН с ПОС, позволяет для некоторых применений значительно снизить время восстановления схемы. Из схемы генератора видно, что Т1% определяется величинами емкостей С. и Ск, т. е.

Гв^З[С/?стл + /?к(Ск + Сэ)Ь

где /?сгл — сопротивление открытого триода Л1а.

Параметры запускающих импульсов: амплитуда 30в, длительность Тп = 100 мксек, /п = 50 г/^.

Аналогичные результаты можно получить, устранив конденсатор и соединив экранную сетку непосредственно с анодом пентода. Это возможно для ламп, допускающих одинаковое напряжение питания, указанных электродов.

В некоторых специальных условиях 'необходимо получать напряжение с отрицательным коэффициентом нелийности, что соответствует перекомпенсации значения зарядного тока. В данной схеме это легко получить уменьшением величины Ск. Таким образом, настоящий генератор ЛИН с положительной обратной связью отличается очень высокой линейностью выходного напряжения при повышенном коэффициенте использования напряжения. Время восстановления в таких схемах /не хуже, чем в генераторах ЛИН с ПОС. Параметры генератора остаются достаточно высокими, будучи рассчитаны на использование больших нагрузок.

ЛИТЕРАТУРА

1. Л. М. Г о л ь д е н б е р г. Теория и расчет импульсных устройств на полупроводниковых приборах. М.. «Связь», 1969.

2. В. Н. Яковлев. Импульсные генераторы на транзисторах. Гостехнздат,

УССР, 1963.

3 Marosi Gilbert. Get ultralinearitv from ramps. «Electron. Design», 14, j\ü 28,

1966,

4. Schneider H. D. Пат. ФРГ, кл. 21 ав. 36/02 (НОЗк), № 1220887, 1967.

5. Harthun N. Linearitätsmebmethode für Sägezahngeneratoren nach dem Prinzip der Urstromquelle. «J. E. R.», Bd. 22 (1968), № 3.