Релейный операционный усилитель

 

РЕЛЕЙНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, релейный элемент, блок потенциального разделения, другой вход сумматора является входом релейного операционного усилителя, делитель частоты, вход которого подключен к выходу релейного элемента, блок питания, о тличающийся тем, что, с целью повьшения точности.работы, в него , введены дополнительный интегратор , первый и второй дополнительные релейные элементы, дополнительный сумматор, соединенные последовательно пропорционально-дифференцирующий блок, блок выделения модуля и элемент НЕ, выход делителя частоты подключен ко входу пропорционально-дифференцирующего блока, выход блока потенциального разделения соединен со входом первого дополнительного релейного элемента, выход которого является выходом релейного операционного усилителя, выход элемента НЕ подключен к первому входу дополниi тельного сумматора, выход которого через дополнительный интегратор соединен со входом второго дополнительного релейного элемента, выход которого подключен ко второму входу дополнительного сумматора и ко входу блока питания, выход которого соединен с шиной питания первого дополнительного релейного элемента. о со 00 о «

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗЛО G 06 С 7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 3562014/18-24 (22) 02.03.83 (46) 15.06.84. Бюл. N - 22 (72) Л.И.Цытович (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (53) 681.335{088.8) (563 1. Авторское свидетельство СССР

В 615495, кл. С 06 С 7/.12, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

11 809220, кл. G 06 С 7/ 12, 1979 (прототип). (54)(57) РЕЛЕЙНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ

УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, релейиый элемент, блок потенциального разделения, другой вход сумматора является входом релейного операционного усилителя, делитель частоты, вход которого подключен к выходу ре" лейного элемента, блок питания, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьнпения точности работы, в не„„ЯЦ„„ 1098007 А го, введены дополнительный интегратор, первый и второй дополнительные релейные элементы, дополнительный сумматор, соединенные последовательно пропорционально-дифференцирующий блок, блок выделения модуля и элемент HE выход делителя частоты подключен ко входу пропорционально-дифференцирующего блока, выход блока потенциального разделения соединен со входом первого дополнительного релейного элемента, выход которого является выходом релейного операционного усилителя, выход элемента НЕ подключен к первому входу дополнительного сумматора, выход которого через дополнительный интегратор соединен со входом второго дополнительного релейного элемента, выход которого подключен ко второму входу дополнительного сумматора и ко входу блока питания, выход которого соединен с шиной питания первого дополнительного релейного элемента.

1 1ОЧВООг з

Изобретение относится к усилитель- частоты подключен к ным устройствам с широтно-"импульсным нально-дифференцир преобразованием сигнала и может быть ход блока потенциал использовано в аналоговых вычисли- соединен со входом тельных машинах. тельного релейного

Известен релейный операционный которого является в усилитель, содержащий сумматор, нн- операционного усили тегратор, релейные элементы, элемент мента НЕ подключен

"равнозначность" (1 ), дополнительного сум

Однако известное устройство харак- 1п торого через дополн теризуется относительно низкой точ- тор соединен со вхоу костью работы., ннтельного релейног

Наиболее близким к предложенному которого подключен является релейный операционный уси- дополнительного су литель, содержащий последовательно 15 блока питания, выхо включенные источник управляющего нен с шиной питания сигнала, широтно-импульсный модуля- тельного релейного тор, блок потенциального разделения, На чертеже изобр фильтр, выход которого является . ная схема предложен выходом усилителя, триггер, вход ко- 2О операционного усили торого соединен с выходом широтно- Усилитель содер импульсного модулятора, а выход под- полнительный суммат

1 ключен к входу блока питания фильт- 3, дополнительный и ра (21. ный элемент 5, перв

Это устройство имеет достаточно 25 полнительные релейнь высокую надежность и точность работы 7, блок потенциально при использовании модулятора с посто- 8, делитель частоты яниой частотой несущих колебаний. Од нально-дифференцир нако при введении в схему модулятора блок выделения модул с частотно-широтно-импульсной модуля ЗО мент НЕ 12, блок пит цией точность работы устройства сни" 14 и выход 15. жается, С ростом амплитуды сигнала Предложенный реле управления интервал дискретизации нь1й усилитель работа выходных импульсов модулятора увели- образом. чивается, что приводит к соотвегству- 35 Основной канал пр ющему снижению частоты импульсов иа сигнала со входа 14 выходе триггера. Это вызывает увели матора 1, интегратор чение амплитуды пульсаций напряжения элемента 5, блока по питания фильтра, что влечет эа собой деления 8, выполненн ухудшение точности работы.,6 в виде разделительно

Целью изобретения является овьппе- ра, первого дополнит ние точности работы. го элемента б. еле

Поставленная цель достигается тем, что релейный операционный усилитель, содержащий соединенные последо- <5 вательно сумматор, интегратор, репейный элемент, блок потенциального разделения, другой вход сумматора является входом релейного операционного усилителя, делитель частоты, вход ко- % торого подключен к выходу релейного элемента, блок питания, введены дополнительный интегратор, первый и второй дополнительные релейные элементы, дополнительный сумматор, соединенные H последовательно пропорционально-дифФеренцирующий блок, блок выделения модуля и элемент НЕ, выход делителя о входу пропорцио- ующего блока, выьного разделения первого дополниэлемента, выход

ыходом релейного теля, выход элек первому входу матора, выход коительный интегралом второго дополо элемента, выход ко второму входу мматора и ко входу д которого соедипервого дополниэлемента. ажена функционального релейного теля. жит сумматор 1, доор 2, интегратор нтегратор 4, релей"

ый и второй до е элементы 6 и го разделения

9, пропорциоующий блок 10, я 11, элеания 13, вход йный операционет следующим еобраэования состоит из сума 3, релейного тенциального разого, например, го трансформатоельного релейноP иный элемент 5 и дополнительный релейный элемент б имеют симметричные относительно нулевого уровня пороги переключения, а их выходной сигнал неизменен по модулю амплитуды и меняется только по знаку в пределах, определяемых напряжением источника питания.

Каскад, образованный сумматором интегратором 3 и релейным элементом

5, представляет собой систему, работающую в режиме устойчивых автоколебаний с частотно-широтно-импульсной модуляцией.

При отсутствии сигнала на входе

14 выходной сигнал релейного элемента 5 имеет форму биполярных импуль1098007 сов типа "меандр" со средним нулевым значением. Сигнал на выходе интегратора 3 симметричен относительно нулевого уровня, имеет форму симметричной "пилы", а его амплитуда нормируется значением порогов переключателя релейного элемента 5.

Наличие сигнала на входе 14 вызывает изменение производной выходного сигнала интегратора 3. В один полупериод автоколебаний скорость изменения выходного сигнала интегратора 3 определяется суммой напряжений на входе 14 и выходе релейного элемента 5, а в другой полупериод — разностью этих напряжений. При этом изменяется (уменьшается) частота автоколебаний и скважность выходных импульсов релейного элемента 5 ° В результате постоянная составляющая выходного сигнала релейного элемента 5 за период автоколебаний достигает уровня, пропорционального величине сигнала на входе 14.

Разделительный трансформатор, выполняющий функции блока потенциаль-! ного разделения 8, является дифференцирующим.

В момент изменения знака импульсов на выходе релейного элемента 5 на выходе блока потенциального разделения 8 формируются импульсы малой длительности, амплитуда которых достаточна для переключения первого дополнительного релейного элемента 6. В результате на выходе 15 формируется сигнал, который полностью повторяет форму выходных импульсов релейного элемента S.

Делитель частоты 9, пропорционально-дифференцирующий блок 10, блок выделение модуля 11 и элемент НЕ 12 определяют работоспособность основно" го канала преобразования релейного операционного усилителя.

Делитель частоты 9 преобразует выходной сигнал релейного элемента 5 в биполярные импульсы типа "меандр" со средним нулевым значением, период которых в два раза превышает период импульсов на выходе релейного элемента 5.

Пропорционально-дифференцирующий блок 10 предназначен для передачи без искажений на вход блока выделения модуля 11 переменной составляющей выходного сигнала делителя частоты 9 и подавления его постоянной составляО ющей.

С помощью блока выделения модуля

11 выходные импульсы пропорционально- дифференцирующего блока 10 выпрямляются. В результате на выходе элемента НЕ 12 формируется сигнал логического нуля.

Каскад, образованный дополнительным сумматором 2, дополнительным интегратором 4 и вторым дополнительным релейным элементом 7, также представляет собой систему, работающую в ре .— жиме устойчивых автоколебаний с частотно-широтно-импульсной модуляцией.

Блок питания 13 формирует напряжение питания первого дополнительного релейного элемента 6. Его вход гальванически разделен по отношению к выходу второго дополнительного релейного элемента 7, При работоспособном каскаде из сум. матора 1, интегратора 3 и релейного элемента 5, о чем можно судить по наличию в нем режиме автоколебаний, выходной сигнал элемента HE 12 равен кулю. В этом случае на выходе второго дополнительного релейного элемента 7 формируется высокочастотный сигнал, имеющий форму прямоугольных биполярных импульсов со средним значением, равным нулю. Выходные импульсы второго дополнительного релейного элемента

7 в блоке питания 13 выпрямляются и при необходимости дополнительно фильтруются, что обеспечивает напряжение

З питания первого дополнительного pet лейного элемента 6.

Предположим, что каскад из сумматора 1, интегратора 3 и релейного элемента 5 оказался неработоспособным.

В этом случае сигнал на выходе релейного элемента 5 принимает одно из фиксированных значений, определяемых напряжением источника питания.

Сигнал на выходе делителя частоты

4> 9 также становится фиксированным по уровню и во времени °

Это вызывает уменьшение до нуля значений выходных напряжений пропорционально-дифференцирующего блока 10

50 и блока выделения модуля 11, так как коэффициент передачи пропорционально дифференцирующего блока 10 по отношению к постоянной составляющей выходного сигнала делителя частоты 9

55 бесконечно мал. В результате на выходе элемента НЕ 12 появляется сигнал с уровнем логической единицы, который должен превышать допустимую величину входного сигнала дополнитель1098007

Составитель О.Отраднов

Техред T,äóáèè÷àê Корректор Г.Решетник

Редактор Н.Горват

Заказ 4207/40 Тирам 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Укгород, ул. Проектная, 4 но сумматора 2. При этих условиях появление сигнала логической единицы на выходе элемента HE 12 вызывает срыв ремима автоколебаний в каскаде из дополнительных сумматора 2, интег- 5 ратора 4 и релейного элемента 7, что в свою очередь приводит к уменьшению до нуля выходных сигналов первого дополнительного релейного элемента 6 и блока питания 13. 10

Таким образом, при неработоспособ" ности основного канала преобразования . сигнал на выходе 15 принимает нулевое значение.

В отличие от устройства-прототипа О в предложенном релейном операционном усилителе частота первичного напряжения блока питания !3 не зависит от . величины сигнала на входе 14. Следовательно, уровень пульсаций сигнала на выходе 15 постоянен и не зависит от изменения частоты автоколебаний каскада, обрадованного сумматором 1, интегратором 3, релейным элементом 5.

При этом частота автоколебаний каскада, образованного дополнительными сумматором 2, интегратором 4 и вторым дополнительным релейным элементом 7, может быть выбрана достаточно высокой.

По сравнению с устройством-прототипом предложенный релейный операционный усилитель обладает более высокой точностью работы.