Развертывающий операционный усилитель

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (1) 4 С 06 0 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2I) 3750991/24-24 (22) 07.06.84 (46) 23.01.86. Бюл. 11 - 3 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Л.И.Цытович (53) 681.385(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 515117, кл. G06 (7/12, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 656042, кл. G06 G.7/12, 1977. (54 ) (57 ) РАЗ ВЕРТЫВА10111ИЙ ОПЕРАЦИОННЬП(УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно первый сумматор, первый интегратор, первый релейный элемент, выход которого является выходом развертывающего операционного усилителя, входом которого является первый вход первого сумматора, к второму входу которого подключен выход первого релейного элемента, генератор прямоугольных импульсов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены соединенные последовательно второй сумматор, второй интегратор, второй релейный элемент, соединенные последовательно пороговый элемент, выпрямитель, фильтр низких частот, третий релейный элемент, а также ключевой элемент, причем первый вход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, к второму входу которого подключен выход второго релейного элемента, выход второго интегратора соединен с входом порогового элемента, выход генератора прямоугольных импульсов через ключевой элемент подключен к третьему входу первого сумматора, выход третьего релейного элемента соединен с управляющим входом ключевого элемента.

1206

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых машинах, 5

Целью изобретения является повышение точности работы раэвертывающего операционного усилителя.

На фиг.1 изображена функциональная схема развертывающего операцион- 10 ного усилителя; на. фиг.2:и 3 — временные диаграммы сигналов.

Устройство содержит (фиг.1) первый и второй сумматоры 1 и 2„первый и второй интеграторы, 3 и 4, первый, второй и третий релейные элементы

5-7, пороговый элемент 8, выпрямитель 9, фильтр 10 низких частот, ключевой элемент 11, генератор 12 прямоугольных импульсов, вход 13 и 20 выход 14.

Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом.

Первый и второй релейные элементы 5 и 6 имеют симметричные относи- 2S тельно нулевого уровня пороги переключения + В и инвертирующую петлю гистерезиса. Выходной сигнал может изменяться дискретно в пределах t A

Третий релейный элемент 7 имеет пороги переключения Г > С и гистерезисную характеристику переключения. Выходной -сигнал третьего релейного элемента 7 принимает значение

+Д при выходном сигнале больше по35 рога Г, и нулевое значение при входном сигнале меньше порога С1, Пороговый элемент 8 имеет зону нечувствительности + А и единичный коэффициент передачи.

Выходной сигнал выпрямителя 9 имеет положительную полярность независимо от знака его входного нап— ряжения.

Генератор 12 прямоугольных импульсов формирует биполярные импульсы типа меандр с нулевым средним значением.

Каскад, образованный первыми сумматором 1, интегратором 3 и релейным элементом 5, образует автоколебательную систему с частотно-широтно-импульсной модуляцией и представляет основной канал преобразования сигнала.

При отсутствии сигнала управления на входе 13 выходной сигнал на выходе первого интегратора 3 имеет форму

815 а симметричной "пилы с амплитудой, ограниченной на уровне + порогов

I переключения первого релейного элемента 5 (фиг.2,а). Вследствие равенства интервалов времени 1<,Е (фиг.2а) среднее значение сигнала на выходе 14 равно нулю.

Наличие сигнала на входе † влечет за собой изменение производной сигнала на выходе первого интегратора 3 (фиг.253

В интервале времени t 1 выходной сигнал первого интегратора 3 определяется разностью сигналов со входа !

3 и с выхода 14, а в интервале вре— мени - скорость изменения развертки определяется суммой этих сигналов.

В результате за время т =-)1+ t. постоянная составляющая импульсов на выходе 14 достигает величины, пропорциональной уровню сигнала на входе

13 °

В режиме автоколебаний полоса равномерного пропускания частот составляет 7-10 7. от частоты его несущих колебаний при нулевом значении сигнала на входе 13.

При воздействии на вход 13 сигнала синхронизирующей помехи х и (gj с амплитудой /A> (> ) х ((фиг,2в) развертывающий операционный усилитель из частотно-широтно-импульсной системы преобразуется в широтно-импульсную, у которой интервал дискретизации выходных импульсов соответствует периоду сигнала помехи, а их скваж— ность определяется уровнем сигнала на входе 13.

В дальнейшем полагаем, что пороги переключения + б первого релейного элемента 5 равны нулю, а помеха представляет собой прямоугольные импульсы со средним нулевым значением.

Тогда.при нулевом сигнале на входе 13 в интервалах времени (фиг.2г) скорость развертки сигнала на выходе первого интегратора 3 определяется суммой сигналов помехи и с выхода 14, а в интервалах времени зависит от разности этих сигналов. В результате постоянная составляющая импульсов на выходе 14 за интервал дискретизации равна нулю, При наличии сигнала на входе 13 развертка смещается "вертикально" относительно порогов переключения первого релейного элемента 5, что влечет за собой изменение скважности импульсов на его выходе, постоянная составляющая которых устанавливается пропорциональной величине сигнала на входе 13.

Каскад, образованный вторыми сумматором 2, интегратором 4 и релейным элементом 6, представляет собой физическую модель с одинаковыми параметрами основного тракта преобразования, с помощью которой анализируется постоянная времени развертывающего операционного усилителя в режиме синхронизации помехой. Этот кас— кад назовем вспомогательным каналом преобразования.

Зона нечувствительности порогового элемента 8 выбирается из условия (я! > 1+Ч, что в режиме автоколебаний каскадов обеспечивает нулевой уровень сигналов на выходе третьего релейного эле мента 7.

0 величине постоянной времени ос— новного канала преобразования сигналов при условии полного соответствия его параметров параметрам вспомогательного канала можно судить по модулю амплитуды сигнала на выходе второго интегратора 4. Как только каналы преобразования сигнала входят в режим синхронизации с сигналом помехи, сигнал на выходе второго интегратора 4 достигает по амплитуде величины, пропорциональной постоянной времени основного канала преобразования сигнала.

При этом на выходе порогового элемента 8 формируется сигнал, который затем выпрямляется с помощью выпрямителя 9 (Аиг.2д).

В фильтре 10 низких частот осуществляется сглаживание пульсаций

2068!5

4 напряжения <1<иг. 2е ) для последующег< его сравнения с пороговыми уровнями

С, С третьего релейного элемента 7

Если уровень сигнала на выходе фильтра низких частот меньше уровня

С, то выходной сигнал третьего релейного элемента 7 равен нулю и основной канал преобразования сигнала продолжает работать в режиме синхронизации с частотой сигнала помехи.

Предположим, что уровень помехи увеличивается, а амплитуда сигнала на выходе второго интегратора дости ла определенной величины (фиг.За), при которой постоянная времени ос— новного канала преобразования сигнала находится в опасной для системы управления зоне.

В этом случае постоянная состав20 ляющая на выходе фильтра-10 низких частот (фиг.Зб) превышает величину

С порога включения третьего релейного элемента 7. На выходе последнего появляется сигнал tфиг.Зг1, с

25 помощью которого снимается запрет н;. прохождение через ключевой элемент

1! выходного сигнала генератора 12 прямоугольных импульсов (фиг.Зд).

Параметры выходного сигнала генеЗ0 ратора 12 прямоугольных импульсов заведомо выбираются таким образом, чтобы при его воздействии на вход первого сумматора 1 основной канал преобразования сигнала входил бы в синхронизацию не с сигналом помехи, 35 а с сигналом генератора 12 прямоугольных импульсов, обеспечивакщим увеличение постоянной времени и ее

"вывод" из опасной для системы уп40

По сравнению с известным предложенный развертывающий операционный усилитель обладает более высокой точностью.

1206815

1206815 фиг. У

Составитель 0.9траднов

Техред А.Бойко Корректор С.Кекмар:

Редактор Л.Коссей

Фипиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8716/52 Тираж 673 Подпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5