Аналоговый интегратор
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах управления автоматизированными электроприводами. Цель изобретения - повышение точности при интегрировании медленно меняющихся сигналов. Интегратор содержит основной операционный усилитель с интегрирующим конденсатором в цепи обратной связи и входным масштабным резистором , п инвертирующих операционных усилителей с дополнительными интегрирующими конденсаторами в цепях обратных связей и группой входных масштабных резисторов , п дифференциальных усилителей и еще три группы из п масштабных резисторов . Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в интегратор п инвертирующих операционных усилителей, дополнительных интегрирующих конденсаторов , четырех групп из п масштабных резисторов каждая, п дифференциальных усилителей и благодаря новым связям между элементами интегратора. 1 ил. (Л N: СП О) о 1 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„Я0„„1256048 А 1 (gg 4 G 06 G 7/186 ф Рб .
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
М А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3835973/24-24 (22) 03.01.85 (46) 07.09.86. Бюл. № 33 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро химико-фотографической промышленности (72) Б. М. Демский (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 363988, кл. G 06 G 7/18, 1973.
Справочник по аналоговой вычислительной технике./Под ред. акад. Г. E. Пухова.
Киев: Техника, 1975, с. 64, рис. 2.2.б. (54) АНАЛОГОВЫЙ ИНТЕГРАТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах управления автоматизированными электроприводами. Цель изобретения — повышение точности при интегрировании медленно меняющихся сигналов. Интегратор содержит основной операционный усилитель с интегрирующим конденсатором в цепи обратной связи и входным масштабным резистором, п инвертирующих операционных усилителей с дополнительными интегрирующими конденсаторами в цепях обратных связей и группой входных масштабных резисторов, п дифференциальных усилителей и еще три группы из п масштабных резисторов. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в интегратор и инвертирующих операционных усилителей, дополнительных интегрирующих конденсаторов, четырех групп из и масштабных резисторов каждая, и дифференциальных усилителей и благодаря новым связям между элементами интегратора. 1 ил.
1256048 (1) (2); (3) (4) (5) (6) Usx — U» 1= 113
Usx 1 — 1}вых.= — - — 3 12d1;
1-}вых.— U вх.7= 13Г8, Цвых.4 — Usõ.7= 14Г9, 4
1.}ьх.f — 1}ввхх. t = — 1в Гв
Usx.1 — ЦВЫХ.7= 16Г6, 1 }вх.4 — Usblx.1= г- 1 17dty .( (7) где Usx. — входное йапряжение интегратора;
U... — выходное напряжение интегратора;
U. 1 — напряжение на инвертирующем
Ф входе основного усилителя;
U«.1 — напряжение на неинвертирующем входе основного усилителя;
Usx., — — напряжение на инвертирующем входе дифференциального усилителя 7;
U- 7 — напряжение на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 7;
U. — выходное напряжение дифференциального усилителя 7;
Usx 4 — входное напРЯжение инвеРтиРУющего усилителя 4;
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах управления автоматизированными электроприводами.
Цель изобретения — повышение точности при интегрировании медленно меняющихся сигналов.
На чертеже представлена схема аналогового интегратора.
Интегратор содержит основной операционный усилитель 1 с интегрирующим конденсатором 2 в цепи обратной связи и входным масштабным резистором 3, и инвертирующих операционных усилителей 4 с дополнительными интегрирующими конденсатОрами 5 в цепях обратных связей и группой (третьей) входных и масштабны 1 резисторов 6, и дифференциальных усилителей 7, инвертирующие входы которых подключены через первую группу масштабных резисторов 8 к выходу интегратора. Неинвертирующие входы дифференциальных усилителей 7 через вторую группу масштабных резисторов 9 соединены с выходами соответствующих инвертирующих усилителей 4.
Выходы дифференциальных усилителей 7 соединены через четвертую группу масштабных резисторов 10 с неинвертирующим входом основного операционного усилителя 1 и с соответствующими резисторами 6.
Интегратор работает следующим образом.
Для упрощения анализа работы аналогового интегратора примем, что схема содержит один инвертирующий операционный усилитель 4 и соответственно один суммирующий дифференциальный усилитель 7, т.е.
n= !. Составим уравнения для контурных токов рассматриваемой .схемы согласно закону Кирхгофа: (8) (9) (10) (11) (12) Выражения (1) — (12) можно упростить и привести к виду
1}.-„,-- 1}...= J 1-} " U dt (!3)
z, 3
25 и... = — j — " -"-" — а . (14)
5 Еб
Решая совместно уравнения (13) и (14), получим:
1}вых.=
11вх.Г11
С2ГЗ+ С5Г6
Usax.= — ) Usx.dt, ТО+ Т1 (15) (16) 35 где Tp= c213 — постоянная времени цепи обратной связи основного усилителя 1;
T1= сбг6 — постоянная времени цепи обратной связи первого инверртирующего усилителя 4.
40 Повторяя анализ схемы для и инвертирующих усилителей 4 и и дифференциальных усилителей 7, придем к конечной фор муле
45 То 4- Т1+ Т2+... + T„5 где Т2 — постоянная времени цепи обратной связи второго инвертирующего усилителя 4;
҄— постоянная времени цепи обрат50 ной связи и-го инвертирующего усилителя 4.
Приняв T= TI= T2= ....= T„, выражение (17) перепишстся
Usvx.= — — } 1, -.о!
Tp+ пТ (18}
Таким образом, постоянная времени интегратора определяется суммой постоянной
U...4 — выходное напряжение инвертирую ще го ус ил и тел я 4. — входной ток интегратора;
i2 — ток через интегрирующий кондентор 2;
13 — ток через масштабный резистор 8;
14 — ток через масштабный резистор 9.
i5 — ток через масштабный резистор 1О;
i6 — ток через масштабный резистор 6;
17 — ток через интегрирующий конденсатор 5;
Г3, г6, г8, — сопротивления соответственно.
Г9, г16 масштабных резисторов 3, 6, 8, 9, 10.
Уравнение можно дополнить условиями, вытекающими из свойств включения идеаль ного операционного усилителя
11= 121
16= 17, 13= 14= 0;
Usx = Usx,, 20 +
Usx.1= Usblx.7, 1256048
Форму.га изобретения
Поставите.tb Л Маслов
Редактор Л. Воровин Техред И. Верее Корректор Д. Обр1 ы:р
Ва каз !825, -!9 Тираж 071 По,тпис,и е
ВНИИГ1И Государственного комитета С.С(.Р по делам изобретений и открытий
113035. Москва, Ж вЂ” 35, Раугпскаи наб., л 5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. 11роектнаи. 4 времени в цепях обратной связи основного
1 и инвертирующих 4 усилителей. Это дает возможность при большой постоянной времени интегрирования применить конденсаторы малой емкости с высокими электрическими показателями, которые определяют, в основном, точность интегрирования. Увеличивая число и, можно I.oëó÷llòü неограниченную постоянную времени интегрирования.
В процессе интегрирования на входы суммирующего усилителя 7 поступает разностный сигнал, обусловленный выходными напряжениями основного усилителя 1 и инвертирующего усилителя 4. После усиления этот сигнал подается на вход инвертирующего усилителя 4, на выходе которого генерируется напряжение, стремящееся принять значение напряжения на выходе усилителя 1.
Таким образом, выходное напряжение усилителя 4 следует за изменением сигнала на выходе основного усилителя 1 с некоторым запаздыванием, пропорциональным постоянной времени цепи обратной связи усилителя 4. Причем, чем больше это запаздывание, тем больше разностный сигнал, который также поступает на неинвертирующий вход основного усилителя 1, реакция которого на этот сигнал противоположна по отношению к входному сигналу интегратора. Следовательно, процесс интегрирования замедляется пропорционально величине разностного сигнала на входе суммирующего дифференциального усилителя 7, т.е постоянной времени в цепи обратной связи инвертирующего усилителя 4. Так как эти сигналы суммируются на неинвертирующем входе усилителя 1, то постоянная времени интегратора увеличивается на эту же суммарную величину, что подтверждает формула 118).
Аналоговый интегратор, содержащий операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен !
О интегрирующий конденсатор, и масштабный резистор, один из выводов которого соединен с входом интегратора, а другой вывод подсоединен к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого является выходом интегратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при интегрировании медленно меняющихся сигналов, он содержит и инвертирующих операционных усилителей, и дополнительных интегрирующих конденсаторов, четыре группы из и масштабных резисторов каждая и п дифференциальных $ñèëè reëeé, инвертирующие входы которых подключены через соответствующие масштабные резисторы первой группы к выходу интегратора, неинвертирующие входы — через соответствующие масштабные резисторы второй группы к выходам соответствующих инвертирующих операционных усилителей, -à выходы через соответствующие масштабные резисторы третьей и четвертой групп подсоединены соответственно к неинвертирующему входу
30 операционного усилителя и к входам соответствующих ннвертирующих операционных усилителей, дополнительные интегрирующие конденсаторы включеnbl между выходами и входами соответствующих инвертирующих опера цио ни ы х ус ил ителей.
