Аналоговый интегратор напряжения

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в электроизмерительных устройствах. Цель изобретения - повышение быстродействия при сохранении точности интегрирования. Аналоговый интегратор содержит интегрирующий усилитель 2, делитель напряжения 4, сумматор 5 и блок выделения 6 постоянной составляющей. Блок выделения постоянной составляющей включен в прямую цепь, поэтому интегратор имеет высокое быстродействие и малую инерционность при сохранении точности интегрирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

5 988 А1 (19) (1)) (51) 5 С 06 G 7/186

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4328588/24-24 (22) 18.11.87 (46) 30.03.90 ° Бюл. N 12 (71) Ульяновский политехнический институт (72) H.K. Казаков (53) 681.335(088.8) (56) Волгин Л.И., 1атчак А.T. Интегрирующие устройства без накопления погрешности от смещения нуля. - Измерения, контроль, автоматизация, 1975, N 2, с. 38/42.

Авторское свидетельство СССР

N 1239731, кл . G 06 С 7/186, 1984.

2 (54) АНАЛОГОВЫЙ ИНТЕГРАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в электроизмерительных устройствах. Цель изобретения повышение быстродействия при сохранении точности интегрирования. Аналоговый интегратор содержит интегрирующий усилитель 2, делитель напряжений 4, сумматор 5 и блок выделения 6 постоянной составляющей. Блок выделения постоянной составляющей включен в прямую цепь, поэтому интегратор имеет высокое быстродействие и малую инерционность при сохранении точности интегрирова- Я ния. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1553988

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано а электроизмерительных устройствах.

Цель изобретения - повышение быст5

- родействия при сохранении точности интегрирования °

На фиг. 1 представлена схема аналогового интегратора напряжения; íà 10 фиг. 2 " вариант выполнения блока выделения постоянной составляющей, выполненной на пассивных фильтрах ниж, них частот. !

Аналоговый интегратор (см. Фиг. 1) 15 ! содержит информационный вход 1, ин тегрирующий усилитель 2 с разрядным

: ключем 3 в цепи обратной связи, делитель 4 напряжения,,сумматор g напря жения, выход которого является аыхо- 20

, дом интегратора, и блок 6 выделения . постоянной составляющей, состоящий из

N последовательно соединенных фильт ров 7 нижних частот (ФНЧ) .

Фильтр 7 нижних частот содержит 25 операционный усилитель 8, два резистора 9Ä10 и два интегрирующих конденсатора 11,12, Один из вариантов выполнения блока б (см. Фиг. 2) содержит операцион- 30 ный усилитель 13 и 11 фильтров нижних частот 14, состоящих из резистора, и конденсатора 16.

Аналоговый интегратор работает сле,дующим образом.

Напряжение с входа 1 интегрирует ся интегрирующим усилителем 2, на вы-. ходе которого кроме переменной составляющей содержится паразитная посто янная составляющая, которая выделяет- 40 ся блоком б и через делитель 4 поступает на неинвертирующий вход сумматора 5, где вычитается из выходного сигнала инаертирующего усилителя 2, поступающего на инвертирующий вход сумматощ „ °

Активные филь1ры 7 не влияют друг на друга, так как имеют большое входное и малое выходное сопротивление е .50

Передаточная функг1ия блока 6 выдеnews постоянной составляющей

К(р)-К,(Р) . К,(Р),..., К„(Р)Ц

= g К;(Р). (г)

1=!

Для а кт и вного фил ь тра НЧ 7 передаточная функция

К (Р)-- — -- — —---- (2)

R C„R„r.„+ РС, (R + R,g 1 где R - сопротивление резисторов с соответствующим его номеру и нде ксом, СС!<- емкость конденсаторов с со ответствующим его номеру индексом.

Из выражения (2) следует, что для постоянного тока (Р=О) К (р) =К. =1 и

К(р) =К=1,т.е. постоянная составляющая передается без изменения. Переменная составляющая каждый фильтром низких частот ослабляется. Выбрав соответствующее число N фильтров можно добиться сколь угодно малого значения переменного напряжения на выходе блока б. Напряжение с выхода блока б через делитель 4, имеющий коэффициент передачи Кд=0,5, поступает на неинвертирующий вход сумматора g, инвертирующий вход которого соединен с выходом интегрирующего усилителя 2, Напряжение на выходе интегратора

U = (U !.0 )К + Бкд К где (U +U ) — выходное напряжение интегрирующего усилителя

2 (U - переменная, а

Б — постоя нная с оста в.—, % ляющие);

U -. выходное напряжение блока б

+ !

К, К - коэффициенты передачи сумматора соответственно по инвертирующему и неинвертирующему входам.

Из выражения (3) видно, что при

К = -1, К = 2 происходит компенсация постояйного напряжения на выходе интегратора, поскольку U = U

Так как в предлагаемом устройстве блок 6 вынесен из цепи обратной связи и все блоки соединены последовательно, то очевидно, что быстродействие устройства определяется быстродействием блока б, которое можно оценить „найдя полюсы передаточной функции (1) .

Так как передаточная функция блока

6 (1) определяется произведением передаточных функций фильтров нижних частот при равенстве параметров всех активных фильтров и имеет действительный корень Р; кратности 2N, то пере5 15 ходный процесс описывается выражением

53988 (6):

z, (z

Сс Е и

2. Интегратор по и. 1, о т л ич а ю щ и и с -я тем, что блок выделе" ния постоянной составляющей состоит из М фильтров нижних частот, соеди35 ненных последовательноу каждыи из ко торых содержит операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с его выходом, являющимся выходом фильтра, два последовательно соеди40 ненных масштабных резистора, включенных между входом фильтра и неинвертирующим входом операционного усилителя, а общий вывод масштабных резисторов через первый интегрирующий кокденса4я тор подключен к выходу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через второй интегрирующий конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала.

И

Usbtx (Й) = е 0 В; t (3).

1=! где В; - постоянные интегрирования, а .его длительность определяется полюсом Р; .

Из выражения (3) видно, что постоянная времени блока б

Отсюда следует, что быстродействие данного устройства не зависит от числа N фильтров низких частот, т.е. уменьшение погрешностей интегрирования (уменьшение переменного напряжения на выходе блока 6) не сопровождается увеличением инерционности интегратора. Это вывод справедлив и при

С$4 Ф Ñ12.

При выполнении блока 6 на пассив" ных фильтрах низких частот уменьшает" ся количество ОУ, однако для получения передаточной функции вида (1) необходимо выполнение условия где Z,,...,Z импедансы фНЧ.

Таким образом, положительный эффект, получаемый при использовании предлагаемого устройства, .заключается в компенса ции постоянной составляющей, имеющейся на выходе основного

0У 6 при интегрировании переменных сигналов. Причем предлагаемое решение уменьшает постоянные времени, что позволяет сохранить высокое быстро- действие при подаче напряжения на вход устройства, и, кроме того, снижает влияние длительного переходного процесса при уменьшении входного напряжения, так как в этом случае происходит компенсация на выходе интегра" тора и медленно изменяющейся постоянной (квазипостоянной) составляющей..

Возможность обеспечения высокого быстродействия является существенным преимуществом данного интегратора пе= ред другими известными устройствами, в которых блок выд ления постоянной составляющей включен в цепь обратной связи, что приводит к существенному возрастанию инерционности таких уст10 ройств. ф ормула и з о б р е т е н и я

1. Аналоговый интегратор напряже15 ния-; содержащий интегрирующий усилитель, вход которого является входом интегратора, блок выделения постоянной составляющей и делитель напряже" ния, отличающийся тем, 20 что, с целью повышения быстродействия при сохранении точности интегрирования, в него введен сумматор, выход которого является выходом интегратора, первый вход подключен к выходу

25 интегрирующего усилителя, соединенному с входом блока выделения nocto", янной составляющей, выход которого через делитель напряжения подключен к второму входу сумматора.

1553988

Составитель С. Белан

Техред А. Кравчук Корректор Н. Король

Редактор М. Недолуженко

Заказ 458 Тираж 555 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул,Гагарина, 1Ý!