Релейный операционный усилитель

 

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности. Релейный усилитель содержит операционный усилитель 1, первый, второй и третий масштабные резисторы 2, 3 и 4, разрядный резистор 5, разделительньпЧ трансформатор 6 с четырьмя обмотками, релейный элемент 7 с гистерезисом, преобразователь частота - напряжение В, двусторонний ограничитель 9, шину нулевого пот енциала 10, первьй и второй фазоинверторы 11 и 12, ключевой элемент 13, дополнительный ключевой элемент 14, входные тины 15, , 15, выход 16. Благодаря протеканию тока в четвертой обмотке 64 раэделительного трансформатора 6 в моменты переключения операционного усилителя 1 осуществляется ускоренное размагничивание магнитопровода, что расширяет диапазон линейности амплитудной характеристики при больших выходных сигналах . 2 ил. (/ С

СОЮЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) GD 4 G 06 G 7 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1ф

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4195275/24-24 (22) 16.02.87 (46) 15. 09. 88. Бюл. М 34 (71) Челябинский политехнический ин ститут им. Ленинского комсомола (72) Н.В.Поваров, В.Г.Попов, А.Г.Попов и Н.К.Пылаев (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 698004, кл, G 06 С 7/12, 1968.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1003101, кл. G 06 G 7/12, 1981. (54) РЕЛЕЙНЫЙ ОПЕРАЦИ()ННЬЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности. Релейный усилитель содержит операционный

6 усилитель 1, первый, второй и третий масштабные резисторы 2, 3 и 4, разрядный резистор 5, разделительный тран» сформатор 6 с четырьмя обмотками, релейный элемент 7 с гистерезисом, преобразователь частота - напряжение 8, двусторонний ограничитель 9, шину нулевого потенциала 10, первьИ и второй фазоинверторы 11 и 12, ключевой элемент 13, дополнительный ключевой элемент 14, входные шины 15,, 15, выход 16. Благодаря протеканию тока в четвертой обмотке 6 разделительного трансформатора 6 в моменты переключения операционного усилителя 1 осуществляется ускоренное размагничивание магнитопровода, что расширяет диапазон линейности амплитудной характеристики при больших выходных сигналах. 2 ил. С

1 1424033 г

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

Цель изобретения — повышение точнг .ти.

На фиг.1, изображена функциональная схема релейного операционного усилителя;.на фиг 2 — временные диаграммы сигналов.

Устройство содержит операционный усилитель 1, первый 2, второй 3 и третий 4 масштабные резисторы, разрядный резистор 5, разделительный трансформатор 6, первую 6» вторую 6 третью 6> и четвертая 64 обмотки, репейный элемент 7 с гистерезисом, преобразователь 8 частота — напряжение, двусторонний ограничитель 9, шину 10 нулевого потенциала, первый 11 и второй 12 фазоинверторы, ключевой эле1 мент 13, дополнительный ключевой элемент 14, первая 15, и вторая 15 вход- 2 ные шины и выход 16.

Релейный операционный усилитель работает следующим образом.

При включении выходной сигнал операционного усилителя 1 принимает од- Зр но из значений, соответствующих зоне насьпцения его статической характеристики (фиг.2а). Под воздействием сигнала операционного усилителя происхЬдит насьпцение маггвгтопровода разделительного трансформатора 6 и в его

35 второй обмотке 6; возникает бросок тока, создающий нз разрядном резисторе 5 падение напряжения, достаточггое для переключения п гера циоггного усилителя 1 (фиг.2б). После изменения знака выходного сигнала операционного усилителя 1 начинается процесс перемагничивания разделительного трансформатора 6 до очередного переключения

45 усилителя.

При нулевом з печении входного сигнала среднее значение напряжения на выходе 16 равно нулю, При наличии постоянного входного тока в первой обмотке 6, разделительного трансформатора 6, поскольку время перемагничивания в разные полупериоды различно, относительная продолжительность сигнала на выходе 16 одного знака отли ается т 3 5, среднее значение этогон,апряжения пропорционально величи" не вхолного тока, В третьей обмотке 6 разделительного трансформатора 6 под воздействием выходного напряжения релейного элемента с гистерезисом 7 протекает ток, создающий на третьем масштабном резисторе 4 падение напряжения, достаточное для переключения релейного элемента 7. После переключения релейного элемента 7 процесс изменения тока в третьей обмотке 6 происходит с точностью до знака аналогичным образом. В контуре, образованном третьей обмоткой 6 с третьим масштабным ре= эистором 4 и релейным элементом с ггстерезисом 7, называемым в дальнейше., вторым контуром, имеют место автоколебания. При этом мощность автоколебаний меньше мощности автоколебаний во второй обмотке 6, частота автоколебаний в третьей обмотке 6 выше частоты переключения операционного усилителя 1. При насьпцении магнитопровода разделительного трансформатора 6 частота автоколеб аний во втором контуре резко возрастает (фиг.2в), что ведет к росту сигнала на выходе преобразователя

Я частота — напряжение (фиг.2ã.). Рост зтого сигнала ведет и к росту величг; ,ны сигнала на выходе первог о фазоинвертора 11, имеющего отрицательную полярность. Таким образом, при возрастании частоты автоколебаний второго контура на четвертую обмотку 64 подается напряжение совпадающее по знаку

/ с выходным сигналом операционного усилителя 1. Ток, который начинает протекать по четвертой обм тке 6 (фиг.2е), способствует более быстром насьпцению магнитопровода и переключению операционного усилителя 1. Пос— ле смены знака на выходе операционного усилителя 1 происходит смена знака сигнала и на выходе ;етвертой обмотки 64 (фиг.2д). Ток в четвертой обмотке 64 начинает протекать в .гругую сторону„ способст;у более

-быстрому размагничиваник :-.ггнптог,".о вода разделительного трансторматора

6. В момент выхода магнитопровода разделительного трансформатора 6 из насьнценного состояния частота автоколебаний во втором контуре падает, что ведет к уменьшению везичины сигнала на выходе преобразователя 8 частота — напряжение, а следовзтельн и на выходе первого фазоинвертора ll (причем, как указано выше, выходные сигнады преобразователя 8 частота

1424033 напряжение и первого фазоинвертора 11 отличаются лишь знаком).

После ныхода магнитопронода разделительного трансформатора 6 иэ насыщенного состояния ток в четвертой обмотке 64 падает до нуля и не оказывает никакого влияния на цикл перемагничивания до очередного выхода разделительного трансформатора 6 в насыщенное состояние.

В момент уменьшения сигнала в четвертой обмотке 6 за счет существенной скорости изменения тока в ней нозможно появление перенапряжений в других обмотках. Для их устранения предназначен двусторонний ограничи-. тель 9, который при появлении перенапряжений срабатывает, что приводит к появлению тока, магнитный поток от которого, в соотнетствии с правилом

Ленца, напранлен встречно потоку, вызвавшему это перенапряжение.

Предложенный релейный операционный усилитель обладает линейной амплитудной характеристикой при больших величинах выходного сигнала, что означает повышение его точности за счет расширения диапазона выходного сигнала.

Ф о р м ул а и э о б р е т е н и я

Релейный операционный усилитель, содержащий разделительный трансформатор с тремя обмотками, операционный усилитель, между неивертирующим входом и выходом которого включен первый вывод второго масштабного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом разрядного резистора, релейный элемент с гистериэисом, вход которого через третий масштабный резистор подключен к шйне нулевого потенциала, выход релейного элемента с гистереэисом с уединен с входом преобраэователя частота — напряжение, выводы первой обмотки разделительного трансформатора являются первой и нторой входными шинами релейного опера5 ционного усилителя, первый выход второй обмотки разделительного трансформатора соединен с выходом операционного уси ителя, второй вывод второй обмотки разделительного трансформатора подключен к первому выводу разрядного резистора, первый и второй выводы третьей обмотки разделительного трансформатора соединены соответственно с входом и выходом релейного элемента с гистерезисом, ключевой элемент, выход операционного усилителя является выходом релейного операционного усилителя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй фозоинвер1оры, двусторонний ограничитель, дополнительный ключевой элемент и четвертая обмотка

25 разделительного трансформатора, причем выход преобразователя частота напряжение подключен к выходу первого фаэоинвертора и входу ключевого эле" мента, выход первого фазоиннертора соединен с выходом дополнительного ключевого элемента, выходы ключевого элемента и дополнительного ключевого элемента подключены к первому выводу четвертой обмотки разделительного трансформатора и первому выводу дву35 стороннего ограничителя, второй нывод которого соединен с вторым выводом четвертой обмотки разделительного трансформатора, вторым выводом разряд40 ного резистора и шиной нулевого потенциала, выход операционного усилителя подключен к управляющему входу ключевого элемента и входу второго фаэоинвертора, выход которого соединен с управляющим входом дополнитель45 ного ключевого элемента.

1424033

Составитель 0.0траднов

Редактор Л.Пчелинская Техред М.Моргентал

Корректор 0.kpasqosa

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4689/52

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