Развертывающий операционный усилитель

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gI) 4 G 06 С 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ю (21) 3904624/24-24 (22) 04.06.85 (46) 30.06.88. Бюл. 11 24 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Л. И, Пь»тович, В. А. Дегтярев, Н. В. Поваров и Б ° A. Гендельман (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 924718, кл. О 06 G 7/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М )141424, кл. 0 06 G 7/1?, 1983 ° (54)(57) РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ

УСИЛИТЕЛЬ, содержащий интегрирующий усилитель, первый масштабный резистор, первый вывод которого является первой входной клеммой развертывающего операционного усилителя, первый, второй, третий и четнертьп» оптроны, второй, третий и четвертый масштабные резисторы, первый входной вывод первого оптрона соединен с вторым входным выводом второго оптрона и с первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого подключен к выходу элемента с релейной характеристикой, второй входной вывод первого оптрона соединен с первым входным выводом второго оптрона и с общей шиной элемента с релейной характеристикой, первый и второй токоограничительные резисторы, первые выводы которых соединены, вторые выводы первого и второro токоограничительных резисторов соединены соответстве»п»о с вторым выходным выводом первого оптрона и с первым выходным выводом второго оптрона, второй вьгходной вь вод второго оптрона подключен к отрицательной шине питания интегрирующего усили геля, первый выход„„ЯО„„1406607 А1 ной вывод первого оптрона подключен к положительной шине питания интегрирующего усилителя, первый вывод третьего масштабного резистора соединен с первым входным выводом четвертого оптрона и с вторым входным вынодом третьего оптрона,первый входной вывод которого И второй входной нывод четвертого оптрона подключены к общей шине интегрирующего усилителя, первый выходной вывод четвертого оптрона и второй выходной вывод третьего оптрона соединены с первым выводом четнертого масштабного резистора, первый выходной нывод третьего оптрона через третий масштабный резистор у 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, к входу которого подключен Второй вывод четвертого масштабного резистора, второй вывод первого масштабного резистора соединен с входом интегрирующего усилителя, общая шина которого является второй входной клеммой раэвертынающего операционного усилителя, первой и нторой выходными клеммами которого являются соответственно выход и общая шина элемента с релейной характеристикой, отличающийся :Ь тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены первый и второй дополнительные элементы с релейной характеристикой и пя ть»»» масштабный резистор, причем г»ервый вынод первого токоогракичительного резистора соединен с входом первого допол1406607 нительного элемента с релейной характеристикой, выход которого через пятый масштабный резистор подключен к входу интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входом второго дополнительного элемента с релейной характеристикой, выход которого подключен к второму выводу третьего масштабного резистора, общие шины

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано н аналоговых вычислительных машинах. 5

Целью изобретения является повышение точности работы.

На фиг. 1 изображена функциональная схема развертывающего операционного усилителя; на фиг. 2 — пример 1О выполнения элемента с релейной характеристикой; на фиг. 3 — временные диаграммы сигналов.

Усилитель содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 масштаб-15 ные резисторы, интегрирующий усилитель 5, элемент 6 с релейной характеристикой, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 токоограничительные резисторы, первый 11, второй 20

12, третий 13 и четвертый 14 оптроны, первая 15 и вторая 16 входные клеммы, первая 17 и вторая 18 выходные клеммы, положительная 19 и отрицательная

20 шины питания и интегрирующего 25 усилителя, отрицательная 21 и положительная 22 шины питания элемента с релейной характеристикои, первый

23 и второй 24 дополнительные элементы с релейной характеристикой, 30 пятый масштабный резисгор 25, масштабные резисторы 26-28, стабилитрон

29, операционный усилитель 30, вход

31 и выход 32, общая шина элемента с релейной харак1еристикой. 35

Разнертынающий операционный усилитель работает следующим образом.

Элемент 6 с релейной характеристикой и перный дополнительный элемент

23 с релейной характеристикой ныпол- 40 иены с нулевым уровнем порогов срапервого и второго дополнительных элементов с релейной характеристикой соединены с общей шиной интегрирующего усилителя, а положительная и отрицательная шины питания первого и второго дополнительных элементов с релейной характеристикой соединены с соответствующими шинами питания интегрирующего усилителя.

2 батывания и неинвертирующей характерис гикой. Второй дополнительный элемент 24 с релейной характеристикой, выполнен с неиннертирующей петлей гистерезиса и с порогами переключения

+8 Выходной сигнал элемента 6 с релейной характеристикой, первого 23

H op o 24 pîëîëHèòeëüHûõ элементов с релейной характеристикой меняется дискретно в пределах +А.

Предположим, что сигнал Y > (t) на

Р выходе элемента 6 с релейной характеристикой в момент времени С = 0 принял фиксированное отрицательное значение. Это вызывает протекание тока через светодиод первого оптрона ll, Фотодиод первого оптрона 11 открывается и на вход первого дополнительного элемента с релейной характеристикой 23 подается импульс отрицательной полярности. Этот элемент переходит в состояние A и выходное напряжение "„(*) интегрирующего усилителя 5 нарастает в положительном направлении. Как только сигнал на выходе интегрирующего усилителя 5 достигнет порогового уровня

+В второго дополнительного элемента

24 с релейной характеристикой, на выходе последнего формируется импульс Y p (t) = +A. Третий оптрон 13 переходит в открытое состояние и на вход элемента 6 с релейной характеристикой подается импульс положительI ной полярности, вызывающий изменение знака напряжения на выходных клеммах

l7 и 18. Первый оптрон ll закрывается, а н открытое состояние переходит второй оптрон 12, с помощью которого г на вход первого дополнительного элемента 23 с релейЪюй характеристикой!

4О6607

4 В Р1 С

1 — a

35 гдe

А нормированная величина порогов переключения н горого дополнительного элемента 24 с релейной характеристикой; величина сопротивления !

III rnro o!lI e«Ho! o резистора 25; емкость интегрирующего 45 конденсатора интегрирующего усилителя 5; нормированная величина сигнала управления.

11ередачи равен 50

Ко !1ффици е нэ

« 1f

l 1 (2) где !, — нели 1

H<) f

Р,1 1

Одним и 1!

Н11 1 сопротивления пермасштабногo реэисто1л l

ТОЧ11О Г Т l, P, l l подается импу:п с 11Ол

Третий оптрон 13 закрывается, а четвертый оптрон 14 переходит в открытое состояние. ««а вход элемента 6 с релейной характеристикой подается импульс отрицательного знака. В ре- !5 эультате YP1(t) = -А и рассмотренный процесс повторяется. При наличии на входных клеммах 15 и 16 сигнала уп— равления темп изменения сигнала развертки н один иэ полупериодов ан- 20 токолебаний опредепяется суммой сигналов, подаваемых на вход интегрирующего усилителя 5, а в другом "полуll периоде темп изменения зависит от разности этих сигналов. В результате 25 постоянная составляющая импульсов на выходных клеммах 17 и 18 достигает величины, IlpoIlopL!èoíëëüIIoé уровню входного воздеиствия.

Модуляционная характеристика раз в 30 вертывающего операционного усилителя имеет нид не c l бl!. !ьно с т ь !1 op o ГОI11 1х ур <11!неl! включения и выключения <1птр< нов.

Эта нестабильность !1р!!водит к изменению длитель»ocòåé нолупериод< в антоколебаний, т.е. к недоcòollерноcòll преобразования сигна:1а управления .

Крол!е того, в каждол! Из полуиериодов может формироваться мгновенная динамическая ошибка.

Предположим, что очередной цикл преобразования начался н момент времени t1. За время,1- формируется импульс отрицательной полярности.

После смены знака выходного сигнала происходит изменение направления развертывающего преобразования, и сигнал на выходе интегрирующего усилителя

5 нарастает в отрицательном направлении. Если бы за время Т о„ ныполнялось услоние постоянства порога

-BI(t), то полный цикл преобразования должен был завершиться н момент времени 1 и мгновенная динамическая погрешность тогда соответствонала бы нулю. Однако к моменту времени С по3 роговый уровень -В 1(t) может принять значение, отличное от того, которое имело место в момент времени . В

1 итоге выходной сигнал содержит ошибку, пропорциональную вольт-секундной площади d S которая нестационарна но времени и определяется соотношением частоты автоколебаний и частотным спектром колебаний пороговых уровней

В1() и В I(t) . Введение второго дополнительного элемента 24 с релейной харак терис тикой в значительной с тспени уменьшило указанную ошибку, так как пороги +В этого элемента имеют более высокую стабильность, чем пороги включения оптронов.

P азвертывающий операционный,усилитель характеризуется высокой помехоустойчивостью. Это качестно Обеспечивается вторым дополнительным элементом 24 с релейной характеристикой, благодаря которому третий 13 или четвертый 14 оптроны всегда находятся во включенном состоянии и вход элемента 6 с релейной характеристикой соединен с одной из шин 21 и 22 питания. Это препятствует ложным срабатываниям элемента 6 с релейной характеристикой 6, Повышенная точность работь! Определяется и тем, что модуляционная характеристика не содержит составляющих, характериэуюпщх состояние первого ll и второго 12 on onon. 3 ro обеспечивается введенными первым 25 и вторым 24 дополнительными элементами с релейной характеристикой. Параметры первого 11 и второго 12 оптронов также не влияют на работу усилителя, так как амплитуда сигнала

5 превышает пороги В (t ) и -Б (t. ) on3 4 тронов.

1406607

Составитель О. Отраднов

Редактор Э. Слиган Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Пилипенко

Заказ Зl95/45

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4