Релейно-импульсное устройство

 

.РЕЛЕЙНО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО , содержащее операционный усцлитель , инвертирующий вход которо:го подключен к первому выводу конденсатора и через первый резистор к выходу операционного усилитеЛ , неинвертирующий вход соединен че- . рез второй резистор с выходом операционного усилителя и через третий резистор - с источником входного напряжения, и двухполярный источник питания, крайние выходы которого подключены к соответствующий выводам питания операционного усилителя , а общая точка - к общему выводу устройства, отличающееся тем, что, .с целью повышения стабильности режимов работы устройства и расширения функциональных возможностей, введены пер- . вый и второй диоды и последовательно соединенные четвертый и пятый рег зисторы, включенные между общим выводом устройства и соответствующим (Л выводом двухполярного источника питания, а общая точка соединения четвертого и пятого резисторов связана с вторым выводом конденсатора, катоды первого и второго диодов подключены к общему выводу устр ойства , а аноды - к соответствующим входам операционного усилителя.

„„SU„„1041985

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

P(50 G 05 В 1/01 ь

А Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ У.-, (21) 3424885/18-24 (22) 19.04.82 (46) 15.09.83. Вюл. Р 34 (72) В.Н.Захаров, К;И.Кириченко, Н.Г.Заболотный, В.И.Силаев и В.A.Þðãèëåâè÷ (71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин "Автомат- . гормаш" (53) 62-50(088.8) (56) 1. Гутников В.С. Применение операционных усилителей в измерительной технике. Л., "Энергия", 1975, с. 104, рис. 47.

2. Гутников В.С. Применение операционных усилителей в измерительной технике ° Л., "Энергия", 1975, с. 98, рис. 43-а (прототип). (54) (57) . РЕЛЕЙНО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которо;го подключен к первому выводу кон" денсатора и через первый резистор,к выходу операционного усилителч, „"-=-.;-,неинвертирующий вход соединен через второй резистор с выходом операционного усилителя и через третий резистор — с источником входного напряжения, и двухполярный источник питания, крайние выходы которого подключены к соответствующим выводам питания операционного усилителя, а общая точка — к общему выводу устройства, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности режимов работы устройства и расширения функциональных возможностей, введены первый и второй диоды и последовательно соединенные четвертый и пятый ре-. зисторы, включенные между общим вы- ф водом устройства и соответствующим выводом двухполярного источника питания, а общая точка соединения четвертого и пятого резисторов связана с вторым выводом конденсатора, катоды первого и второго диодов подключены к общему выводу устрой- р а ства, а аноды — к соответствующим входам операционного усилителя. 1041985

Изобретение относится к электронным устройствам автоматики и может быть использовано в системах автоматического управления объектами.

Известны импульсные устройства, обеспечивающие получение выходных импульсов при наличии определенного потенциала на управляющем входе, содержащие. операционный усилитель, охваченный дифференциальной положительной обратной связью и реэистив- 10 ной отрицательной обратной связью, причем последовательно с резистором в цепи отрицательной обратной связи включен диод f1).

Недостатком таких устройств яв- 15 ляется отсутствие линейной эоны характеристики управления.

Наиболее близким к предлагаемому по своей сущности является генератор прямоугольных импульсов,-содержащий операционный усилитель, инвер" тирующий вход которого подключен к выводу конденсатора и через последовательно соединенные резистор и ограничитель на диодах - к выходу one" рационного усилителя, неинвертирующий вход — через резистор положительной обратной связи — к .выходу операционного усилителя и через резистор - к общей точке схемы, к которой.также подключен другой вывод конденсатора, и двухполярный:, источник напряжения (2 1.

Однако данное устройство характеризуется ограниченным диапазоном линейной эоны характеристики управ« ления и невысокой стабильностью режимов работы генератора.

Цель изобретения - повышение стабильности режимов работы устройства и расширение функциональных возмож- 40 ностей.

Поставленная цель достигается тем, что в релейно-импульсное устройство, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход кото- 4$ рого подключен к первому выводу конденсатора и через первый резисторк выходу операционного усилителя, неинвертирующий вход соединен через второй резистор с выходом операци- 56 онного усилителя и через третий резистор - с источником входного на пряжения, и двухполярный источник питания, крайние выводы которого подключены к соответствующим выводам питания операционного усилителя, а общая точка - к общему выводу уст ройства, введены первый и второй диоды и последовательно соединенные четвертый и пятый резисторы, включенные между общим выводом устройства и соответствующим выводом двухполярного источника питания, а общая точка соединения четвертого и пятого резисторов связана.с вторым выводом конденсатора, катоды 65 первого и второго диодов подключены к общему выводу устройства, а аноды — к соответствующим входам операционного усилителя..

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2— статические характеристики управления, ц,„Г (0в„); на фиг. 3 .временнйе диаграммы устройства, где Оз,„ (t) и О з„(t) соответственно текущее значение выходного напряжения операционного усилителя и источника входного напряжения.

Релейно-импульсное устройство содержит операционный усилитель 1, конденсатор 2, первый 3, второй 4, третий 5 резисторы, источник б входного напряжения, двухполярный источ.ник 7 питания, первый 8 и второй 9 диоды, последовательно соединенные четвертый 10 и пятый 11 резисторы и шунтирующий диод 12.

Устройство работает следующим образом.

Полярность входного сигнала положительна (U >< ) О) . При этом на выходе операционного усилителя потенциал положителен относительно общего вывода устройства, так как положительный потенциал неинвертирующего входа больше потенцйала инвертирующего входа, и входной сигнал U „ изменяется в сторону уменьшенйя, При U > = 0 точки подключения источника входного сигнала эквипотенциальны, но на выходе операционного усилителя потенциал положителен, так как диоды 8 и 9 смещены в прямом направлении — первый по цепиг выход операционного усилителя

1, резистор 4 положительной обратной связи, диод 8, общий вывод уст- ройства, » а второй цо цепи: выход операционного усилителя 1, резистор 3, диод 9, общий вывод устройства.

Так как диоды по типу выбраны различные (8 кремниевый, 9 германиевый ), то ввиду большего падения напряжения на смещенном диоде 8, чем на диоде 9, положительный потенциал неинвертирующего входа операционного усилителя больше потенциала инвертирующего входа. В случае применения диодов одного типа вместо,диода 8 ставится два диода, включенных последовательно. Конденсатор 2 при этом заряжен до величины падения напряжения на резисторе 10 плюс падение напряжения на смещенном диоде 9.

При дальнейшем. понижении входного сигнала (0з„ (О), когда потенциал неинвертирующего. входа, задаваемый в этом случае соотношением сопротивлений резисторов 4 и 5, становится ниже потенциала инвертирую1П41985

0 U eb õ К0н

5М1 1 - К

45 где к - -д — ;

11

0 ь,„- величина выходного иа- : 50 пряжения насыщенного операционного усилителя, когде потенциал на выходе операционного ... усилителя положительный.;55

Н+

0 - потенциал на неинверти-.. рующем входе,при наси-; -. щенном операционном усилителе, когда потенццййна выходе операционного 60 усилителя положительйый,, в данном случае эта ве-. личина равна падению на пряжения на смещенном диоде 9. щего входа (при этом диод 8 заперт), определяемого относительно общего,-:-:" вывода устройства падением напряже-..; ния на смещенном диоде 9, операцион ный усилитель 1 переключается и за- ряженный конденсатор 2 разряжается по цепи: первый резистор 3, выход операционного усилителя 1, пятый резистор 11. Разряд конденсатора происходит до момента, когда отри-.цательный потенциал инвертирующего входа становится больше отрицателю ного потенциала неинвертирующего:::-" входа. При этом операционный усили- . тель опять переключается и конден-.:.-. сатор начинает заряжаться, т.е. уст- 35 ройство работает в режиме генератора прямоугольных импульсов, параметры: которых можно задать величиной ем-::. . кости конденсатора 2 и--сопротивле-. нием первого резистора 3.

При дальнейшем изменении входно го сигнала 0 „ в сторону уменьшения, когда потенциал неинвертирую-, щего, входа при закрытом операцион- -, . ном усилителе становится Равным пО- тенциалу в точке соединения четвер того и пятого резисторов, режим ге-, нерации прямоугольных импульсов прекращается, так как в этом случае конденсатор 2 не эаряжается, При этом на выходе операционного усили -.

I ,теля потенциал становится отрица-тельным относительно общего вывода,устройства.

Конденсатор 2 зашунтирован диодой

12, чтобы исключить перезаряд его обратной полярностью.

Таким образом, порога перехода устройства из режима, когда потен-. циал.на выходе операционного усили- . теля положительный, в режим.генера-.. 40 ции прямоугольных импульсов опреде- ляется соотношением второго и тре-. тьего резисторов 4 и 5

0вых- - К0нВХ2

1 - К

U д,„ „.- величина выходного напряжения насыщенного операционного усилителя, когда потенциал на выходе операционно о усилителя отрциательный;

UH — - потенциал на неинверти;рующем входе при насыщенном операционном усилителе, когда потенциал на выходе операционного усилителя отрицательный, в данном случае эта величина равна потенциалу в точке соединения четвертого и пятого резисторов.

Длительности импульса tä и паузы устройства в режиме генерации прямоугольных импульсов в зависимости от величины входного сигнала определяются выражениями:

))

2USbi

1и 1

))

-С 1n 1

Ъ где С = CR> - постоянные времени разряда и зарядау

0 «„ — модуль выходного напряжения операционного усидителя.

Предлагаемые режимы работы устройства иллюстрируются временными диаграммами: временные диаграммы

Оц„,Ä(t), 0С (й) устройства при

0.„2 0 „! (фиг. За); временные ди аграммы 01 „,(е), 0<(t) устройства. при 0 x Ugxg, (фиг. 39 > где U (t) - текущее значение напряжения на конденсаторе;

U --падение напряжения на диоде 9 в смещенном ре- жиме;

0 - падение напряжения на е четвертом резисторе, Применение изобретения позволяет повысить стабильность режимов работы устройства, улучшить его технические характеристики, например точ- ность.

Порог перехода устройства в режим, когда потенциал на выходе операционного усилителя отрицатеЛьный, определяется величиной потенциала в точке соединения четвертого и пятого резисторов, а также соотношением второго и третьего резисторов 4 и 5

Составитель С. Соколов

Редактор Т. Митвйко ТехредЖ.Кастелевич: Корректор Б. Гирняк

Заказ 7126/47 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4