Решающий усилитель

 

.РЕШАЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий операционньй усилитель, мостовой ключ, н одну диагональ которого включен накопительный конденсатор , а другая диагональ включена мезкду входом решающего усилителя и инвертирующим входом операционного усилителя, нёинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход является выходом решающего усилителя , второй накопительный конденсатор и генератор импульсов, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения класса выполняемых математических операций, в него введены второй мостовой ключ, два триггера, два элемента И и два элемента ИЛИ, причем второй накопительный конденсатор включен в одну из диагоналей второго мостового ключа, вторая диагональ котороговключена между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, входы триггеров являются входами управления режимом работы решающего усилителя, первые выходы первого и второго триггеров подключены к первьм входам соответственно первого и второго элементов И, вторые выходы первого и второго триггеров соединейы с e первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с первьм выходом генератора импульсов , вторым выходом соединенного с вторыми входами первого и второго элементов И, управляющие входы ключей противоположных сторон йервого мостового ключа подключены попарно к выходам соответственно первого элемента И и первого элемента ИЛИ, а управляющие входы 1ч9 ключей противоположньпс сторон втоto рого мостового ключа подключены попарно к выходам соответственно второго элемента И и второго элемента ИЛИ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3569699/24-24 (2?) 30.03.83 (46) 07.03.85. Бюл. В 9 (72) В.А. Кешишьян и А.А.Прокопенко (71) Минский, радиотехнический институт (53) 681.335 (088.8) (56) 1. Марше Ж. Операционные усилители и их применение. Л. Энергия", 1974, с. 70-71.

2. Hostika В.3., Brodersen R.M., Gray P.R. N0S SampIed Data Recursive FiIters Using Svitched Copacitor

3ntegrators. — 3EEE JournaI of

SoIid-State circuits ° VoI., sc. 12, Н 06. December, 1977 (прототип). (54)(57) РЕШАЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий операционный усилитель, первый мостовой ключ, Р одну диагональ которого включен накопительный конденсатор, а другая диагональ включена между входом решающего усилителя и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующнй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход является выходом решающего усилителя, второй накопительный конденсатор и генератор импульсов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ,расширения класса выполняемых математических операций, в него введены

„„SU„„1144122 A

4(з ) G 06 G 7/12; G 06 G 7/186 второй мостовой ключ, два триггера, два элемента И и два элемента ИЛИ, причем второй накопительный конденсатор включен в одну из диагоналей второго мостового ключа, вторая диагональ которого включена между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, входы триггеров являются входами управления режимом работы. решающего усилителя, первые выходы первого и второго триггеров подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые выходы первого и второго триггеров соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с первым выходом генератора импульсов, вторым выходом соединенного с вторыми входами первого и второго элементов И, управляющие входы ключей противоположных сторон йервого мостового ключа подключены

1 попарно к выходам соответственно первого элемента И и первого элемента ИЛИ, а управляющие входы ключей противоположных сторон второго мостового ключа подключены попарно к выходам соответственно второго элемента И и второго элемента ИЛИ.

1144122 3

Цель изобретения - расширение класса выполняемых математических операций.

Для достижения цели в решающий усилитель, содержащий операционный усилитель, первый мостовой ключ, в одну диагональ которого включен первый накопительный конденсатор, а другая диагональ включена между входом решающего усилителя и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход является выходом решающего усилителя, второй накопительный конденсатор и генератор импульсов, введены второй мостовой ключ, два триггера, два элемента И и два элемента ИЛИ, 45

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных устройствах для выполнения операций интегрирования, дифференцирования или усиления аналоговых сигналов.

Известен интегратор, содержащий операционный усилитель, в цепи обратной связи которого включен кон- 10 денсатор, а на инвертирующем входе— резистор Г1) °

Недостатками данного интегратора являются невозможность выполне ния операций дифференцирования или

1 усиления аналоговых сигналов, а также практически невозможность

|интегрального изготовления IIo единой ХОП-технологии.

Наиболее близким по технической 2О сущности к изобретению является интегратор, содержащий операционный усилитель, выход которого соединен с инвертирующим входом посредством конденсатора, а вход устройства 25 .. соединен с инвертирукнцим входом операционного усилителя посредством ячейки коммутирующего конденсатора, причем управление коммутаторами-ключами последней осуществляется от ЗО

1 генератора, имеющего два импульсных нротивофазных выхода, с кото:рых на управляющие входы ключевых элементos подаются импульсные на" пряжения (?) .

Однако недостатком известного интегратора является невозможность выполнения операций дифференцирования или усиления сигналов. причем второй накопительный конденсатор включен в одну из диагоналей второго мостового ключа, вторая диагональ которого включена между ннвертирующим входом и выходом операционного усилителя, входы триггеров являются входами управления режимом работы решающего усилителя, первые выходы первого и второго триггеров подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые выходы первого и второго триггеров соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с первым выходом генератора импульсов, вторым выходом соединенного с вторыми входами первого и второго элементов И, управляющие входы ключей противоположных с орон первого мостового ключа подключены попарно к выходам соответственно первого элемента И. и первого элемента ИЛИ, а управляющие входы ключей противоположных сторон второго мостового ключа подключены попарно к выходам соответственно второго элемента И и второго элемента ИЛИ.

Это позВоляет расширить класс математических операций путем выполнения, кроме операции интегрирования, операций дифференцирования или усиления аналоговых сигналов, причем отсутствие в решающем усилителе резистивных элементов приводит к возможности интегрального изготовления всей схемы в едином кристалле, используя ИОП-технологию.

На фиг.1 приведена схема решаю.щего усилителя; на фиг.2 — временная диаграмма, поясняющая его работу °

Решаюп„ий усилитель содержит вход 1 для подключения источника сигналов, операционный усилитель 2, первый мостовой ключ 3 с первым накопительным конденсатором 4, состоящий из первого 5 и второго 6 ключей первой пары ключевых элементов и первого 7 и второго 8 ключей второй пары ключевых элементов, ключи 9-12, образующие второй мостовой ключ 13, второй накопительный конденсатор 14, включенный в диагональ второго мостового ключа 13.

3 1

Кроме того, решающий усилитель содержит первый 15 и второй 16 эле— менты И и первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ, а также первый триггер 19. с первым 20 и вторым 21 выходами, второй триггер 22 с первым 23 и вторым 24 выходами. Внешние управляющие сигналы подаются на входы 25 и 26. Генератор 27 импульсов имеет первый 28 и второй 29 выходы.

Решающий усилитель работает следующим образом.

Для осуществления режима интегрирования входного аналогового сигнала, поступающего на вход 1 решающего усилителя, первый мостовой ключ 3 с конденсатором 4 должен работать в режиме переключения, в этом случае он эквивалентен частотно-независимому элементу — резисТ тору с номиналом R = —, где Т—

c„ период следования импульсов с выхода генератора 27; С вЂ” емкость коммутируемого конденсатора 4. Дополнительный мостовой ключ 13 с конденсатором 14 при этом должен соответствовать частотно-зависимому емкостному элементу. Для этого необходимо, чтобы ключи 10 и 11 были в открытом состоянии, а ключи 9 и

12 — в закрытом. Чтобы обеспечить такой режим работы для основного 3 и дополнительного 13 мостовых ключей, на вход 25 второго триггера 22 .подают управляющий сигнал, устанавливающий на его первом выходе 23

:нулевой потенциал, а на втором его выходе 24 — высокий потенциал (фиг.2а), а на вход 26 первого триггера 19 подают управляющий сигнал, устанавливающий на его первом выходе 20 высокий потенциал, а на втором его выходе 21 — низкий потенциал (фиг. 2a) . При указанном состоянии триггеров 19 и 22 на входы второго элемента ИЛИ 18 поступают сигналы: первый — сигнал высокого уровня с выхода 24 триггера 22, второй — серия импульсов с выхода 29 генератора 27, в результате чего на выходе элемента ИЛИ 18 всегда высокий потенциал (фиг.2a), . который поддерживает ключи 10 и

11 в открытом состоянии. В то же время на входы второго элемента И 16 также поступают два сигнала: первый — ситнал с первого вы50

Для обеспечения режима дифференцирования необходимо поменять режим работы основного 3 и дополнительного 13 мостовых ключей.

Это,цостигается подачей соответ-. ствующих управляющих сигналов на входы 25 и 26 (фиг.2о). Принцип действия аналогичен вышеуказанному .

Для обеспечения режима усиления аналоговых сигналов оба мостовых

144122 4 хода 23 триггера 22, имеющий чизкий уровень, втОрой — серия импульсов с выхода 28 генератора 27, в результате чего на выходе элемента И 16 сигнал отсутствует и ключи 9 и 12 мостового ключа 13 находятся в закрытом состоянии (фиг.?а). Таким образом, ключи 9-12 включены так, I что в цепи обратной связи операционного усилителя 2 постоянно включен конденсатор 14. B это же время мостовой ключ 3 с конденсатором 4 работает в режиме переключения. Этот режим обеспечивается тем, что на выходах первого элемента ИЛИ 17 и первого элемента И 15 находятся соответственно серии импульсов, сдвинутых на период (фиг.2а), так как на первый вход

20 элемента И 15 поступает разрешающий высокий уровень с выхода 20 триггера 19, а на второй вход элемента И 15 — серия импульсов с, abfхода 29 генератора 27, которая и оказывается на выходе элемента И 15.

На первый вход первого элемен-! та ИЛИ 17 подается низкий уровень напряжения с выхода 21 триггера 19, а на второй вход элемента ИЛИ 17— серия импульсов с выхода 29 генератора 27, поэтому на выходе эле- . мента ИЛИ 17 будет также серия импульсов, в результате чего ключи

6 и 7 периодически включаются,причем последние включаются в проти35 вофазе с ключами 5 и 8. Таким образом, при указанном состоянии . триггеров 19 и 22 (фиг.2а) мосто" вой ключ 13 подключает в цепь ОС операционного усилителя конденсатор 14, а мостовой ключ 3 с конденсатором 4 соответствует частотно-независимому элементу — резистору и, следовательно, в этом режиме имеет классическую схему интегратора на операционном усилителе.

1144122 ключа 3 и 13 работают в режиме пере1 ключения, что эквивалентно включению на инвертирующем входе и в цепи обратной связи ОУ соответствующих резисторов . с номиналами

Т Т вЂ” и, где С, — емкость коммус, с„. тируемого конденсатора 14.

Чтобы обеспечить этот режим, необходимо на входы 25 и 26 подавать сигналы, при которых на первом выходе 20 триггера 19 находится высокий потенциал, на его втором выходе 21 - низкий (фиг.?8), на первом выходе 23 триггера 22 также высокий потенциал, на его втором выходе 24 низкий (фиг.21).

Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого

5 устройства по сравнению с базовым объектом Я заключаются в том, что ! предложенная структура позволяет ,перестраивать режим работы решающего усилителя, обеспечивая соответственно режим интегрирования, дифференцирования и усиления аналоговых сигналов. Поэтому предлагаемое устройство значительно расширит класс решаемых математических операций с воз можностью его интегрального исполнения по единой МОП-технологии.

1144122

Редактор А. Козориз

Тираж 710 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Заказ 932/41

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

РЕ,1Гим

1иНяЕгрирабОНия

Я.

1 1

Жи м Режим

1Адщерен ир /а«И усиления

Д !

Фиг.9

Составитель С. Белан

Техред,Ж.Кастелевич Корректор О Тигор