Рис. 42.

Ю

а)

обратным базовым током /коз транзистора Тз (Г'з) пренебрегаем; #5>#вхз; током утечки конденсатора С4(С'і) пренебрегаем. Для определения времени заряда на рис. 42,а представлена схема замещения цепи заряда конденсатора С4, а на рис. 42,6 — соответствующая ей эквивалентная операторная схема с учетом не­нулевых начальных условий [Л. 86]. На схемах рис. 42,а и б' при­няты следующие обозначения: /кз — зарядный коллекторный тоу транзистора 7Y, гкз — коллекторное (выходное) сопротивление тран зистора Тз в схеме с общей базой; /'коі — начальное значение об­ратного тока коллектора транзистора 74 (при Uк. б«0); rKi — кол-

Основное уравнение (функцию преобразования) полу чим при следующих упрощающих допущениях: считаем схему об ладающей осевой симметрией, принимаем, что параметры транзи сторов в области отсечки, насыщения и в активной области посто янны, полагаем для запертых транзисторов /ко=/бо. /эо=0 [Л. 34?

лекторное сопротивление запертого транзистора 77; /'бог — началь­ное значение обратного тока базы запертого транзистора 74; г62 — входное сопротивление со стороны базы запертого транзистора Гг; Uc(0)—начальное значение напряжения на конденсаторе, вызван­ное остаточным коллекторно-эмиттерным напряжением ик. эюст пос­ле разряда конденсатора Си

7’окв = 7’к1ІккЗІкб2 (136)

(II—символ параллельного соединения);

/экв — /кЗ"І~//б02 /'кої. (137)

Операторное выражение для напряжения на конденсаторе име­ет вид:

и с, (0) - ЕЯ1 /зкв UCl{ 0)

у* м-р о1+г^ср)-с / ;кві —г- <із8>

Переходя к оригиналу, подставляя значение Ua(t)=—UВХ2 и разрешая уравнение относительно времени заряда тгзар, получим:

^Сх (^) Гэкв/экв ЕЯ1

тзар= гэкв^і ln Tj г 7 _ /7 * (139)

иЪХ2 [ ЭКВ' экв

Разлагая в степенной ряд и ограничиваясь первыми двумя чле­нами, получим приближенное выражение для времени заряда кон­

^ВХ2 UCl 1 /экв “Ь Еп! £/вХ2 ^ / ^BX2-f/Cl(0) VI ( г / 4-Е _ U / Г ^ ^ 1 ЭКВ7 ЭКВ ПГ ^П1 UBX2 / J Частота импульсов связана с временем заряда 1-тЬ - “41> Уравнения (>140) и (141) являются основными, из которых по­лучаются необходимые выражения для решения частных вопросов. Если положить гЭКв—►«> « отнести остаточное напряжение на кон­денсаторе Uc(0), а также порог сравнивающего элемента Д£/Эб2,5 к разбросу напряжения UBX2i то получим после совместного реше­ния уравнений (140) и (141) приближенное основное уравнение ЧШИИЛ: f___________ В3/вх____________ S/ko 4Сі (1 + B3)UBX2 2СЛх2 ’ <142> где между величинами в (142) существуют зависимости, В, Лез = /коз + 2(1 | /?3) ^вх1’ (143) 2/К0 = /ГК03 + /ГК02—/'кої; (144)

денсатора Сі до напряжения UBx2:

г Г - - I, w________

тзаР гэкв^1 г Г і р п 9

L 1 экв7 экв ^П1 <^ВХ2 ^

Начальное значение входного тока в основном опреде­ляется базовым током /бгсраб транзистора Т2, соответствующим срабатыванию триггера:

/вхо ~ 2 (/б2 сраб “Ь ЛсОІ /коз “Ь І£х ут) ^ ^/62 сРа6* 0^6)

Порог чувствительности при независимых первичных А рп и частных Apndhxo/dpn погрешностях, подчиняющихся нор­мальному закону распределени

Д/ =1/ > :*/>- • (147)

Рабочий диапазон преобразования по входу шкалы

/ г7

j * ВХ. МакС _ /КЗДОП /1 4П

= (148)

Для снижения порога чувствительности и увеличения диапазо­на преобразования можно в триггере применить катушки самоиндук­ции и диоды, «ак показано на рис. 12 в первой строке столбца А. Радикальным методом улучшения упомянутых характеристик явля­ется применение канальных транзисторов в сравнивающих элемен­тах и ключевых схемах, как показано на рис. 6 и 7.

Нелинейность функции преобразования ЧШИИП в основ­ном определяется двумя факторами: конечным значением гЭКв и из­менением коэффициента передачи тока Вз транзистора Гз(Г'з) с из­менением тока эмиттера.

Для оценки погрешности нелинейности, вызванной шунтирую­щим действием сопротивления гЭкв, воспользуемся уравнением (1*40), сделав следующие упрощающие допущения:

^/вх2 ^Сг ^вх2* Еих ^экв/вкв» S/K0 ^0;

Я3> 1, Т. Є. /вхі = 2/экв.

С учетом перечисленных допущений из (140) и (141) получим:

f^-r(cwl7+T1c-+ иГг7- (149)

4 V, r9KBCtfexl J

Из (149) относительная погрешность нелинейности определится: Г^нелг t/^2-

9нел>88В=—7-==—(15°)

вкв 1 ЭКВ ВХІ

Для оценки погрешности нелинейности, вызванной изменением #з при изменении тока эмиттера, воспользуемся уравнением (142), сделав такие же упрощающие допущения, как и в предыдущем слу­чае, за исключением пренебрежения базовым током транзистора Г3.

С учетом допущений из уравнения (142) получим:

f= 4CUBXS 1 +В3 (151)

Статический коэффициент передачи тока базы В3 транзистора Тз(Т'з) по мере увеличения тока эмиттера вначале увеличивается, а затем падает. Наибольшее абсолютное значение погрешности не-

В,

^змин 1 4" ^змин нелинейности

(152)

/вх1 В* макс’

токе /,

при

вх1 Въ макс

(153)

^нел В8

(155)

f L ^змакс (1 + ^змин) Результирующая погрешность от изменения Вг, Сг* ^ко И ^ВХ2 (изменения иЛі, иДі> &иЭ'б2,5, Uэ. к1 ост) при незави- симости первичных и частных погрешностей и нормальном законе их распределения определяется из выражения Г , = = _ ^

■4Си„г 1 + ^змакс Относительная погрешность определяется из выражения ^fнел Въ

линейности йыражяетсй нел в.

^змин G Ч" ^змакс) вп

Экспериментальные результаты

500

Результаты экспериментального исследования приводятся для ЧШИИП, выполненного по схеме на рис. 39 и имевшего следующие параметры (схема симметрична по параметрам): #i=#8=#9= 100 ом; ГО,

/?2=1,2 ком; #3=#7=51 ом; #4=

=680 ом; #5=6,2 ком; #6 = 18 ком (ММТ-1); #ю=#и=3,3 ком;

#12=300 ом; #із=1,5 ком; R^pOO =7,5 ком; #15=20 ком; Ri%~

=220 ом; Сі =1,25 мкф; Сг—~

= Сз = 2 200 пф; Ді, Дг — Д809;

Дз—Де — Д208; Ті; Т2; Ть— 1500 П102; Гз, Г4—П106; £щ = 15 в;

ЕП2=27 в.

Характеристика вход-выход при двух температурах (20 и 50 °С) приведена на рис. 43. 'ООО

Зависимость ширины импуль­сов от входного тока носила ги­перболический характер.

б) Широтно-частотно-импульсный измерительный преобразователь

ма

Синтез широтно-частотно-им­пульсного измерительного преобра­зователя ШЧИИП, у которого от­носительная длительность линей­
но, а частота квадратично зависят от входного тока, может быть выполнен на базе тех же элементарных моделей ИЛП, что и син­тез ЧШИИП на рис. 39. Работа ИЛП ШЧИИП описывается также табл. 12. Отличие рассматриваемого ниже ШЧИИП от рассмотрен­ного в предыдущем разделе ЧШИИП состоит лишь в том, что вход­ной ток /вх в одном преобразователе входного тока в зарядный прибавляется, а в другом вычитается из начального тока /о.

Принципиальная электрическая схема ШЧИИП приведена на рис. 44. Она в основном совпадает со схемой ЧШИИП на рис. 39.

Отличие заключается лишь во входных цепях. В схеме ШЧИЙП на рис. 44 в эмиттерные цепи входных транзисторов Т3 и Т'3, кроме составляющих входного тока, подаются постоянные токи от стаби­лизаторов тока, построенных на транзисторах Т6 и Т'&. Стабилиза­торы тока построены с использованием стабилитронов Де (Д'е) и эмиттерных повторителей на транзисторах Te(T'e). Диоды Д7 и Д'і служат для температурной компенсации.

Процесс работы ШЧИИП на рис. 44 аналогичен процессу ра­боты ЧШИИП на рис. 39. Отличие заключается в том, что заряд конденсаторов Сі и С одинаковым током, соответствующим току стабилизаторов, происходит только при /Вх=0, а при /Вх¥=0 заряд конденсаторов Сі и С'і происходит током, равным алгебраической сумме тока стабилизатора и входного тока.

Основные уравнения ШЧИИП на рис. 44 получим при таких же упрощающих допущениях, которые были приняты при получении основных уравнений ЧШИИП на рис. 39. Кроме того, пренебрежем шунтирующим действием Гжъ (рис. 4i2,б); отличие за­ключается лишь в зарядном токе.

С учетом изложенных выше замечаний, используя уравнение (140), получим выражение для времени заряда конденсатора Сі __________________________________ CUax2(l+B3)

В3(/о + /и1) + (1+В,)Е/Яо U '

и выражение для времени заряда конденсатора С

_____________ сивхлі+в3)

В, (/,*/„,)+ (!+*.)»«. •

Из уравнений (156) и (157) получаем выражение для периода переключений триггера

т_ , 2CUm (1 + Д,)[3/„ + В3 (/„ + S/»,)] ,1ЧЯ.

тзар1 “г тзаР2 тут i R (т і у/ ]2 Д^/2

1^'ко + (Л) “Г ^'ko)J —^3 вхі

и для частоты переключения триггера

1 3/к0 + Яз(/0 + 2/К0) _

Т 2Сивх2(+В3)

р2 /2

__________________ 3 вх1______________ - /159ч

2Сиехг (1 + £3)[£/к0 + В3 (/, + 2/я„)Г

Если учесть, что В3>1 и S/ko^/o, то для уравнений (156) — (159) можно получить приближенные выражения

CUbX2

Из (160)—(163) определяется относительная длительность им­пульсов (коэффициент заполнения) для недифференциального съема сигнала

ї= 7 + Т2 = 'Т'(1 ±-7г) <164>

и для дифференциального съема сигнала

yz_Jj-ZiZjL. /і0с

Y “ Tt + Tt /0 ‘ <1Ь5>

Как следует из уравнений (164) и (165), зависимость между средним значением выходного сигнала (напряжения или тока) и входным током имеет линейный характер. Зависимость же чз:иты от входного тока, как следует из уравнения (163), носит квадра­тичный характер. Значения соответствующих параметров схемы на рис. 7 такие же, как на рис. 39.