Развертывающий операционный усилитель

 

РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ОПЕРАЦИОН- НЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий интегрирующий усилитель, к входу которого подключен первый вывод первого масштабного резистора , второй вывод которого является первой входной клеммой развертывающего операционного усилителя, к выходу интегрирующего усилителя подключен первый вывод второго масштабного резистора, элемент с релейной характеристикой, выход которого является первой выходной клеммой развертывающего операционного усилителя и подключен к первому выводу третьего масштабного резистора, к выходу элемента с релейной характеристикой подключен первый вывод четвертого масштабного резистора , первый и второй токоограничительные резисторы, первые выводы которых соединены с входом интегрирующего усилителя , отличающийся тем, что, с целью, повышения помехоустойчивости , в него введены первый, второй, третий и четвертый оптроны и третий и четвертый токоограничнтельные резисторы, причем первый входной вывод первого оптрона соединен с втОрйм входным выводом второго оптрона и с вторым выводом третьего масштабного резистора, второй входной вывод первого оптрона соединен с первым входным выводом второго оптрона и с общей щиной элемента с релейной характеристикой , вторые выводы первого и второго токоограничительных резисторов соединены соответственно с первым выходным выводом первого оптрона и с вторым выходным вьтодом второго оптрона, второй выходной вывод первого оптрона подключен к отрицательной шине питания интегрирующего усилителя, первый выходной вывод второго оптрона подключен к положительной шине питания интегрирующего усилителя, второй вывод второго масштабного резистора соединен с вторым входным вьшодом третьего оптрона и с первым входщым выводом четвертого оптрона, второй входной выход которого и первый входной вывод третьего оптрона подключены к общей шине интегрирующего усилителя, первый йыходной вывод четвертого оптрона и второй выходной вывод третьего оптрона соединены с вторым выводом четвертого масштабного резистора, первый выходной вывод третьего оптрона через третий токоограничительный резистор соединен с положительной ; 1C шиной питания злемвита с релейной характеристикой , второй выходной вьшод четвер4ib того оптрона через четвертый токоограничительный резистор соединен с отрицательной шиной питания элемента с релейной характеристикой , общая шина интегрирующего усищтеля является второй входной клеммой развертывающего операционного усилителя, второй вь1ходиой клеммой которого является об-, щая шина элемента с релейной характеристикой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(З1) G 06G 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3563903/24-24 (22) 17.03.83 (46) 23.02.85. Бюл. У 7 (72) Л. И. Цытович, В. А. Дегтярев, P. М. Рахматулин, Н. В. Поваров и Н. Н. Кириллова (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.335 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 809220, кл. G 06 G 7/12, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

У 924719, кл. G 06 G 7/12, 1980 (прототип) . (54) (57) РАЗВЕРТЫВА1(МЯИЙ ОПЕРАЦИОН вЂ”

HblA УСИЛИТЕЛЬ, содержащий интегрирующий усилитель, к входу которого подключен первый вывод первого масштабного резистора, второй вывод которого является первой входной клеммой развертывающего операционного усилителя, к выходу интегрирующего усилителя подключен первый вы- вод второго масштабного резистора, элемент с релейной характеристикой, выход которого является первой выходной клеммой развертывающего операционного усилителя и подключен к первому выводу третьего масштабного резистора, к выходу элемента с релейной характеристикой подключен первый вывод четвертого масштабного резистора, первый и второй токоограничитель.ные резисторы, первые выводы которых соединены с входом интегрирующего усилителя,отличающийся тем, что, с целью. повышения помехоустойчивости, в него введены первый, второй, третий и четвертый оптроны и третий и четвертый токоограничительные резисторы, прячем первый входной вывод первого оптрона соединен с вторым входным выводом второго оптрона и .с вторым выводом третьего масштабного резистора, второй входной вывод первого оптрона соединен с первым входным выводом второго оптрона и с общей шиной элемента с релейной характеристикой, вторые выводы первого и второго токоограничительных резисторов соединены соответственно с первым выходным выводом первого оптрона и с вторым выходным выводом второго оптрона, второй выходной вывод первого оптрона подключен к отрицательной шине питания интегрирующего усилителя, первый выходной вывод второго оптрона подключен к положительной шине питания интегрирующего усилителя, 3 второй вывод второго масштабного резистора соединен с вторым входным выводом третьего оптрона и: с первым входным выводом четвертого оптрона, второй входной :выход которого и первый входной вывод

Ое третьего оптрона подключены к общей шине интегрирующего усилителя, первый выходной вывод четвертого оптрона и второй выходной вывод третьего оптрона соединены с вторым выводом четвертого масштаб ного резистора, первый выходной вывод третьего оптрона через третий токоограничиI тельный резистор соединен с положительной, шиной питания элемента с релейной характеристикой, второй выходной вывод четвертого оптрона через четвертый токоограничительный резистор соединен с отрицательной шиной питания элемента с релейной характеристикой, общая шина интегриру1ощего усилителя является второй входной клеммой развертйвающего операционного усилителя, второй выходной клеммой которого является об-. щая шина элемента с релейной характеристикой.

1141424

Изобретение относится к усилительным устройствам. с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использова\ но в аналоговых вычислительных машинах.

Известен развертывающий операционный усилитель, содержащий широтно-импульсный модулятор, разделительный блок, делитель частоты, фильтр 112.

Это устройство обладает низкой помехоустойчивостью. 1Î

Наиболее близким к изобретению является развертывающий операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно первый масштабньй резистор, переключатель, второй масштабный резистор, усилитель постоянного тока, репейный элемент, выход которого через третий масштабный резистор подключен к первому входу переключателя и к первой обкладке интегрирующего кон.денсатора, вторая обкладка которого соединена с вторым входом переключателя и с шиной нулевого потенциала, между входом и выходом усилителя постоянного тока включен четвертый масштабный резистор, к входу и выходу усилителя постоянного тока 25 подключены первые выводы соответственно первого и второго токоограничительных ре. зисторов, вторые выводы которых подключены к входам дополнительного переключатели, выход которого через накопительный

ЗО конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, первый вход переключателя через соединенные последовательно пропорционально-диффереицируюший элемент, порого.вый элемент и элемент НЕ подключен к управляющим входам переключателей (21. З5

Недостатком устройства является сравнительно низкая помехоустойчивость.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости. 1

С этой целью в развертывающий операционный усилитель, содержащий интегрирующий усилитель, к входу которого подключен первый вывод первого масштабного резистора, второй вывод которого является первой входной клеммой развертываю цего операционного усилителя, к выходу интегрирующего усилителя подключен первый вывод второго масштабного резистора, элемент с релейной характеристикой, выход которого является первой выходной клеммой развертывающего операционного усилителя и подключен к первому выводу третьего масштабного резистора, к входу элемента с релейной характеристикой подключен первыи вывод четвертого масштабного . резистора, первый и второй токоограниительные резисторы, первые, выводы которых соединены с входом интегрирующего усилители, введены первый, второй, третий и четвертый оптроны и третий и четвертый токоограничительные резисторы, причем пер вый входной вывод первого оптрона соединен с вторым входным выводом второго оптрона и с вторым выводом третьего масштабного резистора, второй входной вывод первого оптрона соединен с первым входным выводом второго оптрона и с общей шиной элемента с релейной характеристикой, вторые выводы первого и второго токоограничительных резисторов соединены соответственно с первым выходным выводом первого оптрона и с вторым выходным выводом второго оптрона, второй выходной вывод первого оптрона подключен к отрицательной шине питания интегрирующего усилителя, первый выходной вывод второго оптрона подключен к положительной шине питания интегрирующего усилителя, второй вывод второго масштабного резистора соединен с вторым входным выводом третьего оптрона и с первым входным выводом четвертого оптрона, второй входной вывод которого и первый входной вывод третьего оптрона подключены к общей шине интегрирующего усилителя, первый выходной вывод четвертого оптрона и второй выходной вывод третьего оптрона соединены с вторым выводом четвертого масштабного резистора, первый выходной вывод третьего оптрона через третий токоограничительный резистор соединен с положительной шиной литания элемента с релейной характеристикой, второй выходной вывод четвертого оптрона через четвертый токоограничительный резистор соединен с огрицательной шиной питания элемента с релейной характеристикой, общая шина интегрирующего усилителя является второй входной клеммой развертывающего операционного усилителя, второй выходной клеммой которого является общая шина элемента с релейной характеристикой.

На фиг. 1 показана функциональная схема предложенного развертывающего операционного усилителя; на фиг. 2 и фиг. 3 временные диаграммы сигналов.

Усилитель содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 масштабные резисторы, интегрирующий усилитель 5> элемент

6 с репейной характеристикой, первый 7, вто,"рой 8, третий 9 и четвертый 10 токоограничительные резисторы, первый 11, второй

12, третий 13 и четвертый 14 оптроны, общую шину 15 интегрирующего усилителя, общую шину 1б элемента с релейной характеристикой, отрицательную 17 и положительную 18 шины питания интегрирующего ется суммой токов, протекающих чер з первый масштабный резистор 1 и, например, через второй токоограничнтельный резистор

8, а в другой полунериод — разностью то- ков, протекающих через первый масштабный резистор 1 н через первый токоограничительный резистор 7 (фиг. 2q-)). Это приводит к изменению относительной продолжительности импульсов (фиг. 2 ), постоян- ная составляющая которых устанавливается пропорциональной уровню входного сигнала.

При отсутствии сигнала помехи, воздействующей на тракт элемента 6 с релейной характеристикой, на выходных клеммах

23 и 24 формируются импульсы, изображенные на фиг. ЗИ.

Предтоложим, что в тракте элемента 6 с релейной характеристикой воздействует однополярная импульсная помеха (фиг. 35), уровень которой достаточен для его пере-. ключения..

При отсутствии помехи интервал дискретизации выходного сигнала соответствует значению Т„(фиг. За). Наличие сигнала помехи (фиг. Зь) приводит к тому, что элемент 6 с релейной характеристикой пере)ключается раньше чем выходной сигнал интегрирующего усилителя 5 достигнет положительного порога переключения элемента б с релейной характеристикой. При этом интервал дискретизации (фиг. 3 a ) уменьшается до величины Тщ (фиг. ЗЬ). Однако постоянная составляющая выходных импуль сов сохраняется неизменной и пропорциональной уровню входного сигнала.

Предположим, что в тракте элемента 6 с релейной характеристикой воздействует биполярная помеха (фнг. Зо). Тогда за период ее следования происходит два ложных переключения элемента 6 с релейной характеристикой. Это вызывает в интервале времени Tö (фиг. 3 о ) появление ошибки преобразования (фиг. 3 g, ) отрицательного значения, так как реальная величина постоянной составляющей выходных импульсов превышает требуемое значение. Однако следующий цикл преобразовании Те (фиг. 3 о) характеризуется ошибкой противоположного знака (фиг. 32). Очевидно, что результирующая опека эа суммарное время Тою.+ То равна нулю

Таким образом, в отличие от известного устройства предположенный развертывающий операционный усилитель обладает более высокой помехоустойчивостью.

3 1141424 4 усилителя, отрицательную 19 н положитель- ную 20 шины питания элемента с релейной характеристикой, первую 21 и вторую

22 входные клеммы, первую 23 и вторую

24 выходные клеммы. 5

Развертывающий операционный, усилитель работает следующим образом.

Элемент 6 с релейной характеристикой имеет симметричные относительно нулевого уровня пороги переключения:+ В . Его вы- 10 ходной сигнал представляет собой биполярные импульсы, амплитуда которых определяется напряжением источника питания.

При включении выходной сигнал элемента 6 с релейной характеристикой принимает одно из фиксированных состояний, например отрицательное. Это вызывает apmeканне тока через светодиод первого оптрона 11. Фотодиод первого онтрона 11 открь1вается, и через первый токоограннчительный резистор 7 протекает ток (фиг. 2 6 ).

При этом выходной сигнал интегрирующего. усилителя 5 нарастает в положительном на» правлении (фиг. 2 а). Как только напря жение иа выходе интегрирующего усилителя

5 достигает определеннбго уровня, срабаты- . вает третий оптрон 13, и на вход элемента 6 с релейной характеристикой подается импульс тока (фиг. 25 j нод действием которого он переключается (фиг. 2q ). Первый и третий оптроны 11 н 13 закрываются,-а второй оптрон 12 открывается.

Через второй токоограничительный резистор 8 протекает ток (фиг. 2 ), что приводит к уменьшению выходного сигнала интегрирующего усилителя 5 (фиг. 2 а).

При некотором значении выходного напряжения интегрирующего усилителя 5, например — В (на фиг..2 а,) принято, что порог переключения третьего 13 и четвертого 14 оцтронов соответствует порогам переключения элемента 6 с релейной характеристикой), срабатывает четвертый оптрон

14. В результате под действием импульса тока (фиг. 2 5) элемент с релейной характеристикой вновь переключается.

В дальнейшем процесс периодически повторяется. При этом скважность выходных импульсов устройства равна 0,5, что соответствует нулевому уровню постоянной составляющей (фиг. 2a ). 50

Наличие сигнала управления приводит к тому, что в один иэ полупериодов автоколебаний скорость изменения выходного сигнала интегрирующего усилителя 5 определяк

1141424

1141424

Редактор P. Цицика

Составитель О. Отраднов

Техред Л.Микеш Корректор И. Муска

Тираж 710 .. Поджсюе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .но делам изобретений и открытий

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

Заказ 497/37

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнав, 4