×
10.07.2014
216.012.dbc8

Результат интеллектуальной деятельности: БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления и преобразования аналоговых и цифровых импульсных сигналов в устройствах различного функционального назначения, работающих на емкостную нагрузку. Достигаемый технический результат - повышение быстродействия драйвера при работе на емкостную нагрузку, расширение диапазона его рабочих частот. Быстродействующий драйвер емкостной нагрузки содержит выходной каскад, вход которого соединен с источником входного сигнала, а выход подключен к конденсатору цепи нагрузки, преобразователь «напряжение-ток», потенциальный вход которого соединен с выходом выходного каскада, потенциальный выход соединен с цепью коррекции, первый токовый выход подключен ко входу первого токового зеркала, согласованного с первой шиной источника питания, второй токовый выход подключен ко входу второго токового зеркала, согласованного со второй шиной источника питания, токовые выходы первого и второго токовых зеркал связаны с выходом выходного каскада, причем приращение токов первого и второго токовых выходов преобразователя «напряжение-ток» для соответствующих полярностей выходных напряжений пропорциональны проводимости цепи коррекции. 1 н. и 1 з.п. ф-лы.,9 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления и преобразования аналоговых и цифровых импульсных сигналов, в структуре «систем на кристалле» и «систем в корпусе» различного функционального назначения (например, операционных усилителей, работающих на емкостную нагрузку).

Известны схемы драйверов линий связи, построенных на основе операционных усилителей с отрицательной обратной связью, которые стали основой многих серийных микросхем первого и второго поколения [1-7].

Ближайшим прототипом (фиг.1) заявляемого устройства является драйвер с емкостной нагрузкой, описанный в книге Достала И. Операционные усилители. - М.: Мир, 1982, с.447, рис.13.18, содержащий источник сигнала 1, связанный со входом буферного каскада 2, выход которого 3 подключен к конденсатору цепи нагрузки 4.

Существенный недостаток известного устройства состоит в том, что он характеризуется сравнительно низким быстродействием из-за влияния конденсатора цепи нагрузки 4 на переходный процесс выходного напряжения.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в повышении быстродействия драйвера при работе на емкостную нагрузку, расширении диапазона его рабочих частот.

Поставленная задача достигается тем, что в драйвере емкостной нагрузки (фиг.1), содержащем выходной каскад 1, вход которого соединен с источником входного сигнала 2, а выход 3 подключен к конденсатору цепи нагрузки 4, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен преобразователь «напряжение-ток» 5, потенциальный вход которого соединен с выходом 3 выходного каскада 1, потенциальный выход 6 соединен с цепью коррекции 7, первый 8 токовый выход подключен ко входу первого 9 токового зеркала, согласованного с первой 10 шиной источника питания, второй 11 токовый выход подключен ко входу второго 12 токового зеркала, согласованного со второй 13 шиной источника питания, токовые выходы первого 9 и второго 12 токовых зеркал связаны с выходом 3 выходного каскада 1, причем приращение токов первого 8 и второго 11 токовых выходов преобразователя «напряжение-ток» 5 для соответствующих полярностей выходных напряжений пропорциональны проводимости цепи коррекции 7.

На фиг.1 приведена схема драйвера-прототипа, где Rвых - выходное сопротивление операционного усилителя.

На фиг.2 показана схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения.

На фиг.3 показана схема 5 преобразователя «напряжение-ток» в соответствии с п.2 формулы изобретения.

На фиг.4 показан пример практического использования заявляемого устройства фиг.2 для управления дифференциальной линией связи, содержащей два конденсатора цепи нагрузки 4 и 4* и два противофазных источника входных напряжений 2 и 2*.

На фиг.5 представлена схема заявляемого устройства фиг.2 в среде PSpice при реализации преобразователя «напряжение-ток» по схеме фиг.3.

На фиг.6 представлена зависимость времени установления выходного импульса напряжения схемы фиг.5 от значения емкости конденсатора 20 Ск20 цепи нагрузки 7 фиг.2 при коэффициенте передачи токовых зеркал 9 и 12, равном единице.

На фиг.7 приведена зависимость времени установления выходного импульса напряжения схемы фиг.5 от значения емкости конденсатора 20 Ск20 цепи коррекции 7 при коэффициенте усиления токовых зеркал 9 и 12, равном двум единицам.

На фиг.8 представлена схема драйвера фиг.4 в среде компьютерного моделирования PSpice.

На фиг.9 показана зависимость времени установления выходных импульсов напряжения драйвера фиг.8 от значения емкости конденсатора Ск20 цепи коррекции 7 при коэффициенте усиления токовых зеркал 9 и 12, равном единице.

Быстродействующий драйвер емкостной нагрузки фиг.2 содержит выходной каскад 1, вход которого соединен с источником входного сигнала 2, а выход 3 подключен к конденсатору цепи нагрузки 4. В схему введен преобразователь «напряжение-ток» 5, потенциальный вход которого соединен с выходом 3 выходного каскада 1, потенциальный выход 6 соединен с цепью коррекции 7, первый 8 токовый выход подключен ко входу первого 9 токового зеркала, согласованного с первой 10 шиной источника питания, второй 11 токовый выход подключен ко входу второго 12 токового зеркала, согласованного со второй 13 шиной источника питания, токовые выходы первого 9 и второго 12 токовых зеркал связаны с выходом 3 выходного каскада 1, причем приращение токов первого 8 и второго 11 токовых выходов преобразователя «напряжение-ток» 5 для соответствующих полярностей выходных напряжений пропорциональны проводимости цепи коррекции 7.

Кроме этого в схеме фиг.2 цепь коррекции 7 реализована на основе конденсатора 20. Резистор 21 моделирует эквивалентное сопротивление на выходе 3, которое учитывает входное сопротивление преобразователя 5 и выходные сопротивления токовых зеркал 9, 12. Выходной каскад 1 реализован здесь на основе резисторов 22, 23 и операционного усилителя 24 по традиционной схеме. Резистор 25 моделирует конечное значение выходного сопротивления выходного каскада 1.

На чертеже фиг.3, в соответствии с п.2 формулы изобретения, преобразователь «напряжение-ток» 5 содержит первый 14 и второй 15 входные транзисторы разного типа проводимости с объединенными базами, являющимися потенциальным входом преобразователя «напряжение-ток» 5, эмиттеры первого 14 и второго 15 входных транзисторов через соответствующие первый 16 и второй 17 токостабилизирующие двухполюсники связаны с соответствующими первой 10 и второй 13 шинами источника питания, коллектор первого 14 входного транзистора соединен со второй 13 шиной источника питания, коллектор второго 15 входного транзистора соединен с первой 10 шиной источника питания, эмиттер первого 14 входного транзистора соединен с базой первого 18 выходного транзистора, эмиттер которого подключен к потенциальному выходу 6 преобразователя «напряжение-ток» 5, а коллектор соединен с первой 10 шиной источника питания, эмиттер второго 15 входного транзистора соединен с базой второго 19 выходного транзистора, эмиттер которого подключен к потенциальному выходу 6 преобразователя «напряжение-ток» 5, а коллектор соединен со второй 13 шиной источника питания.

Рассмотрим работу известного (фиг.1) и предлагаемого (фиг.2) устройств.

При скачкообразном изменении входного напряжения на входе выходного каскада 1 (фиг.1) начинается достаточно медленный процесс заряда конденсатора цепи нагрузки 4 (С4). Постоянная времени цепи заряда этой емкости определяется выходным сопротивлением Rвых.1≈R25 выходного каскада 1 и емкостью конденсатора 4 (С4) (фиг.2).

В заявляемой схеме фиг.2 напряжение на конденсаторе С4 передается на выход преобразователя «напряжение-ток» 5, что приводит к увеличению тока через цепь коррекции 7 и, следовательно, выходного тока первого токового выхода 8 , где Ki8≈1 - коэффициент передачи по току преобразователя «напряжение-ток» 5. Как следствие, это приводит к увеличению выходного тока первого 9 токового зеркала i9=Ki8Ki9ick≈ick, что ускоряет процесс перезаряда конденсатора цепи нагрузки 4. Таким образом, на выходе токового зеркала 9 формируется импульс тока, способствующий более быстрому заряду конденсатора цепи нагрузки 4 (С4). Об этом свидетельствуют графики фиг.6, когда при емкости конденсатора 20 цепи коррекции 7 Ck≈C20=43 пф время установления переходного процесса уменьшается с 48 нс до 5 нс, т.е. в 9 раз.

При коэффициенте передачи токового зеркала 9 Ki9=-2 и нерациональном выборе Ck=C20 в схеме фиг.5 возможно существенное перерегулирование выходного напряжения, что необходимо учитывать при создании практических устройств.

Таким образом, заявляемый драйвер обеспечивает при емкостной нагрузке более высокое быстродействие.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент США №4.691.174, fig. 1, fig. 5.

2. Патент США №4.667.146 fig. 1.

3. Патент США №4.528.515 fig. 2.

4. Патент США №4.475.087 fig. 10.

5. Патент США №4.536.717 fig. 1.

6. Патент США №4.714.896 fig. 1.

7. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств. 2-е изд., испр. - М.: Издательский дом «Додэка-ХХI», 2007. - С.34, рис.1.22.


БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ДРАЙВЕР ЕМКОСТНОЙ НАГРУЗКИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 226 items.
20.02.2015
№216.013.28de

Способ повышения точности аппроксимации при выделении полезного сигнала в условиях априорной неопределенности и устройство, его реализующее

Изобретение относится к информационно-измерительным устройствам и может быть использовано в вычислительной технике. Техническим результатом является повышение точности аппроксимации при выделении полезного сигнала в условиях априорной неопределенности. Способ заключается в том, что исходная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541919
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.28df

Устройство обнаружения дефектов на архивных фотографиях

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах анализа и обработки изображений и в цифровом телевидении. Технический результат заключается в обнаружении положения дефектов на архивных фотографиях в условиях недостаточной априорной информации о...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541920
Дата охранного документа: 20.02.2015
27.02.2015
№216.013.2c0e

Способ непрерывного контроля целостности воздушных судов на всех участках полета

Изобретение относится к системам управления безопасностью полетов. Достигаемый технический результат - повышение эффективности систем управления безопасностью полетов. Способ основан на введении в бортовое оборудование воздушных судов системного процессора, который объединен с бортовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542746
Дата охранного документа: 27.02.2015
27.02.2015
№216.013.2c90

Устройство выделения высокодетализированных объектов на изображении сцены

Изобретение относится к устройствам выделения высокодетализированных объектов. Технический результат заключается в выделении на изображениях и видеопоследовательностях высокодетализированных объектов на произвольном низкодетализированном фоне. Устройство содержит блок хранения входной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542876
Дата охранного документа: 27.02.2015
27.02.2015
№216.013.2e36

Управляемый избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации и т.п. Техническим результатом является уменьшение общего энергопотребления за счет повышения добротности АЧХ ИУ и его коэффициента усиления по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543298
Дата охранного документа: 27.02.2015
10.04.2015
№216.013.38fe

Многозначный сумматор по модулю k

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики, связи. Техническим результатом является повышение быстродействия устройств преобразования информации. Многозначный сумматор по модулю k содержит: первый (1) и второй (2) токовые входы устройства, токовый выход (3) устройства,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546078
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3902

Многозначный сумматор по модулю k

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики, связи и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи и обработки цифровой информации и т.п. Технический результат - повышение быстродействия устройств преобразования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546082
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3905

Логический элемент сравнения k-значной переменной с пороговым значением

Изобретение относится к логическому элементу сравнения k-значной переменной с пороговым значением. Технический результат заключается в повышении быстродействия средств обработки цифровой информации за счет выполнения преобразования информации в многозначной токовой форме сигналов. Логический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546085
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3d79

Многозначный логический элемент циклического сдвига

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики, связи и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи цифровой информации. Техническим результатом является создание логического элемента, обеспечивающего циклический сдвиг...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547225
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3d7a

Устройство управления процессом очистки фильтровального элемента

Изобретение относится к средствам управления процессом очистки фильтровального элемента водопроводных систем. Технический результат заключается в обеспечении автоматического переключения фильтра из режима фильтрования в режим промывки и обратно, создании возможности автоматического управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547226
Дата охранного документа: 10.04.2015
Showing 141-150 of 394 items.
27.06.2014
№216.012.d570

Управляемый избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники, а конкретно к управляемым избирательным усилителям. Технический результат заключается в повышении добротности АЧХ и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса. Избирательный усилитель содержит источник сигнала, подключенный к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520418
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.06.2014
№216.012.d95e

Способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника

Предложен способ охлаждения конденсатора компрессионного холодильника, включающий использование воды и увлажнение этой водой поверхности конденсатора, отличающийся тем, что из сборника талой воды в холодильном шкафе или другого источника воды в холодильнике вода направляется в желобок, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521424
Дата охранного документа: 27.06.2014
10.07.2014
№216.012.da15

Способ ускоренного формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов переменным асимметричным током

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для сокращения времени формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторов после их длительного хранения. Согласно предложенному изобретению зарядку аккумуляторов ведут переменным асимметричным током при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521607
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.db25

Упругая подвеска с регрессивно-прогрессивной характеристикой

Изобретение относится к машиностроению, а именно к упругим подвескам транспортных средств с нелинейной упругой характеристикой. Упругая подвеска колеса транспортного средства содержит рычаг, упругий элемент и добавочный упругий элемент. Рычаг одним концом шарнирно закреплен на корпусе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521879
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.dbc9

Устройство фильтрации динамических цифровых изображений в условиях ограниченного объема априорных данных

Изобретение относится к средствам анализа и обработки динамических изображений. Техническим результатом является обеспечение фильтрации динамических цифровых изображений в условиях ограниченного объема априорных данных. В устройстве выход блока хранения входной реализации подключен к входу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522043
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.dbca

Устройство выделения контуров объектов на текстурированном фоне при обработке цифровых изображений

Изобретение относится к средствам обработки цифровых изображений. Техническим результатом является обеспечение выделения объекта со сложным контуром на произвольном текстурированном фоне цифрового изображения. Устройство содержит блок формирования матрицы Лапласиана (4); блок диагональной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522044
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.07.2014
№216.012.dff7

Источник опорного напряжения

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения (ИОН). Техническим результатом является снижение температурного коэффициента выходного напряжения. Устройство содержит первый и второй резисторы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523121
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.dff8

Быстродействующий датчик физических величин с потенциальным выходом

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и автоматики и может быть использовано в датчиках, обеспечивающих измерение различных физических величин. Технический результат: повышение быстродействия датчика за счет минимизации влияния внутренней емкости сенсора на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523122
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.dffa

Мультидифференциальный операционный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения. Техническим результатом является повышение входных сопротивлений для дифференциального и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523124
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.e026

Компенсационный стабилизатор напряжения

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения и снижении минимальной разности напряжения вход-выход стабилизатора. Для этого предложен стабилизатор напряжения, содержащий первый и второй транзисторы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523168
Дата охранного документа: 20.07.2014
+ добавить свой РИД