Интегратор

 

ИНТЕГРАТОР, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый замыкающий ключ соединен с выходом операционного.усилителя, являющимся выходом интегратора, интегрирующий конденсатор, одна обкладка которого подключена к выходу операционного усилителя, а другая через первый размыкающий ключ соединена с первой обкладкой первого запоминающего конденсатора , подключенного второй обкладкой к инвертирующему входу операционного усилителя, общий вы вод первого размыкаихцего ключа и первого запоминающего конденсатора через первый масштабный резистор соединен с входом интегратора и через второй замыкающий ключ - с шиной нулевого потенциала, второй масштабный резистор и третий замыкающий ключ, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала ,а второй пявод третьего замыкающего ключа соединен с первой обкладкой .f второго запоминающего конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности интегрирования , в него введены второй и третий размыкающие юточи и четверть зa яJкaкнций ключ, причем первая обкладка второго запоминающего кон§ денсатора через второй размыкающий ключ соединена с вторым выводом второго масштабного резистора, вторая обкладка второго запоминающего конденсатора через четвертый замыкаю2 щий ключ подключена к инвертируклце му входу операционного усилителя и через третий замыкаккций ключ - к общему выводу первого масштабного 00 00 резистора и первого запоминающего конденсаторА, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединена с щиной нулевого потенциала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1И (И)

3(5р G 06 С 7/186

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3568!00/18-24 (22) 28.03.83 (46) 23.04.84. Бюл. 9. 15 (72) А.А. Брайченко (53) 681.335(088.8) (56) 1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. М., "Высшая школа", 1982, с. 159-160.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 920756, кл. С 06 С 7/186, 1980 (прототип). (54)(57) ИНТЕГРАТОР, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый замыкакщий ключ соединен с выходом операционного .усилителя, являющимся выходом интегратора, интегрирующий конденсатор, одна обкладка которого подключена к выходу операционного усилителя, а другая через первый размыкакщий ключ соединена с первой обкладкой первого запоминающего конденсатора, подключенного второй обкладкой к инвертирукщему входу операционного усилителя, общий вывод первого размыкаищего ключа и первого запоминающего конденсатора через первый масштабный резистор соединен с входом интегратора и через второй замыкающий ключ — с шиной нулевого потенциала, второй масштабный резистор и третий замыкающий ключ, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала,а второй вывод третьего замыкающего ключа соединен с первой обкладкой второго запоминающего конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования, в него введены второй и третий размыкающие ключи и четвертый замыкающий ключ, причем первая обкладка второго запоминающего конденсатора через второй размыкающий ключ соединена с вторым выводом второго масштабного резистора; вторая обкладка второго запоминающего конденсатора через четвертый замыкающий ключ подключена к инвертирующему входу операционного усилителя и через третий замыкающий ключ— к общему выводу первого масштабного резистора и первого запоминающего конденсаторА, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединена с шиной нулевого потенциала.

10880!

О!

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и аналого"цифровых преобразователях интегрирующего типа.

Известен аналоговый интегратор, состоящий из входного резистора, операционного усилителя и конденсатора обратной связи jl)

Недостаток этого устройства заключается в наличии погрешности интегрирования, связанной с неидеальностью параметров операциойного усилителя: наличие напряжения смещения нуля вносит ошибку в интеграл входного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является интегратор, н котором компенсация напряжения смещения нуля осуществля- 20 ется посредством запоминания его величины на запоминающем конденсаторе, одна обкладка которого соединена с иннертирующим входом операционного усилителя, через замыкающий ключ соединена с выходом операционного усилителя, другая обкладка через входной резистор соединена с входом интегратора, через замыкающий ключ соединена с шиной нулевого потен- Зо циала, через последовательно включенные размыкающий ключ и интегрирующий конденсатор соединена с выходом операционного усилителя (2).

Недостаток известного устройства заключается в том, что напряжение на выходе операционного усилителя, который является выходом интегратора, отлйчается от интеграла входного сигнала на величину

- — ""

1 Сл сю

;где U — напряжение смещения нуля операционного усилителя;

С„,С вЂ” емкость интегрирующего

45 и запоминающего конденсаторов соответственно.

Целью изобретения является повышение точности интегрирования.

Поставленная цель достигается тем,50 что в интегратор, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый замыкающий ключ соединен с выходом операционного усилителя, являющимся вы- 55 ходом интегратора, интегрирующий конденсатор, одна обкладка которого подключена к выходу операционного

17

2 усилителя, а другая через первый размыкающий ключ соединена с первой обкладкой первого запоминающего кон, денсатора, подключенного второй обкладкой к инвертирующему входу операционного усилителя, общий вывод первого размыкающего ключа и первого запоминающего конденсатора через первый масштабный резистор соединен с входом интегратора и через второй замыкающий ключ — с шиной нулевого потенциала, второй масштабный резистор и третий замыкающий ключ, первые выводы которых соединены с шиной нуленого потенциала, а второй вывод третьего замыкающего ключа соединен с первой обкладкой нторого запоминающего конденсатора, введены второй и третий размыкающие ключи и четвертый замыкающий ключ, причем первая обкладка второго запоминающего конденсатора через второй размыкающий ключ соединена с вторым выводом второго масштабного резистора, вторая обкладка второго запоминающего конденсатора через четвертый замыкающий ключ подключена к инвертирующему входу операционного усилителя и через третий замыкающий ключ — к общему выводу первого масштабного резистора и первого запоминающего конденсатора, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала.

На чертеже представлена функцио нальная схема интегратора.

Интегратор содержит операционный усилитель 1, интегрирующий конден сатор 2, первый масштабный резис тор 3, эаломинаищие конденсаторы 4 и 5, второй масштабный резистор 6, замыкакицие ключи 7-10 и размыкающие ключи 11-13. Инвертирующий вход операционного усилителя через первый замыкающий ключ 7 соединен с выходом операционного усилителя, являющимся выходом интегратора, через первый запоминающий конденсатор 4 и второй замыкающий ключ 9 соединен с шиной нулевого потенциала, через последовательно включенные третий замыкающий ключ 8, второй запоминающий конденсатор 5, и четвертый запоминающий ключ 10 соединен с шиной нуленого потенциала, через первый запоминающий конденсатор 4 и последовательно включенные второй размыкакщий ключ 12 второй запоминающий

10880!7 конденсатор 5, третий размыкащщий ключ 11 и второй масштабный резис" тор 6 соединен с шиной нулевого потенциала, через первый запоминающий конденсатор 4 и первый масштабный резистор 3 соединен с входом интегратора, через первый запоминающий конденсатор 4 и последовательно включенные первый размыкающий ключ

13 и интегрирующий конденсатор 2 !О соединен с выходом операционного усилителя.

Неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала. IS

С помощью ключей осуществляется два режима работы интегратора: режим запоминания напряжения смещения нуля операционного усилителя и режим интегрирования. 20

В режиме запоминания напряжения смещения нуля ключи 7-10 замкнуты, ключи 11-13 разомкнуты. При этом ин- вертирующий вход операционного усилителя 1 через ключ 7 замыкается с д его выходом. Запоминающие конденсаторы 4 и 5 через ключи 8-10 подключаются параллельно входу операционного усилителя l. Так как коэффициент усиления усилителя в этом случае равен единице, то напряжение íà его выходе равно напряжению смещения ну" ля. Запоминающие конденсаторы 4 и 5 заряжаются до уровня U .

В режиме интегрирования ключи

7-!О разомкнуты, а ключи 11-13 замкнуты. В этом случае на выходе операционного усилителя будет присутствовать напряжение

С С

Cq Й Qt 3

0 где U — напряжение на выходе операционного усилителя;

С,С<,С вЂ” емкость интегрирующего 2 и запоминающих

4 и 5 конденсаторов соответственно;

R — величина сопротивления первого масштабного резистора 3;

U — напряжения на запоминающих конденсаторах

4 и 5 соответственно.

Так как ток разряда конденсатора 5 имеет направление, противоположное току разряда конденсатора 4, напряжения на запаминакщих конденсаторах определяются напряжениями

Ut. - U - ехр(- )

2 С Ох

= U< exp()

3 где R — величина входного сопро6х тивления операционного усилителя 1;

R — величина сопротивления

2 резистора 6; — время непрерывной работы интегратора в режиме интегрирования.

Чтобы запоминающие конденсаторы за время интегрирования не успели разрядиться и тем самым внести ошибку в интеграл входного сигнала, должны выполняться условия

2 2 3

При выполнении этих условий экспоненты с большой точностью описываются двумя первыми членамн их разложения в ряд Тейлора.

Тогда напряжение на выходе интегратора

Ся +

8blx К С вх .С

1 1 1

О

СЗ t

+ U + — U - — Ц к „с„с" с кс

2 1

При С1=С и R R ошибки инте9 2 Ьх грирования входного сигнала, обусловленные наличием напряжения смещения нуля операционного усилителя, сводятся к минимуму.

Таким образом, точность интегрирования входного сигнала повышается. Особенно эффективно использование изобретения в интеграторах на операционных усилителях, входные каскады которых выполнены на полевых транзисторах (так каю в этом случае входные токи операционного усилителя малы и основной вклад в ошибку интегрирования вносит напряжение смещения нуля) °

1088017

Заказ 2675/47

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

}93035, Москва, Ж-35 ° Раувская наб., д. 4/5

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

Составитель С..Белан

Редактор Н. Егорова Техред Ж.Кастелевич Корректор М демчнк

Интегратор Интегратор Интегратор Интегратор 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к электроизмерительной технике

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике, в частности к электроизмерительной технике

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для интегрирования входных токов и напряжений

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к фильтрам для выделения постоянной составляющей периодических напряжений

Изобретение относится к техническим средствам коррекции систем автоматического управления

Изобретение относится к электроизмерительной технике

Изобретение относится к автоматике для использования в корректирующих устройствах следящих систем, в преобразовательных и измерительных устройствах

Изобретение относится к автоматическому регулированию для использования в корректирующих устройствах следящих систем измерительных приборов

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике, в частности к электроизмерительной технике

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано при реализации дискретно-аналоговых устройств обработки: фильтров, усилителей, корректоров
Наверх