Операционный преобразователь разности сигналов

 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для операционного преобразования аналоговых сигналов, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является расширение области применения преобразователя. Операционный преобразователь разности сигналов содержит операционные усилители 1 - 3, дифференциальный усилитель 4, масштабные разисторы 5, 6, пассивные двухполюсники 7, 8, переключатель 9 имеет инвертирующий и прямой токовые входы 10, 11, вход сброса 12, выход 13, прямой и инвертирующий потенциальные входы 14, 15. Устройство работает в режимах интегрирования и дифференцирования. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1608701 щ) С 06 С 7/12

ГОСУД

ПО И

ПРИ

TOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)

РАЗНО (57) ствам

Фив.1

1 (21) (22) (46) (72) . (53) (58) ¹ 115

Ял функц устро строе

PCTBEHHblA КОМИТЕТ

БРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Т СССР

646159/24-24

3.02.89

3.11.90. Бюл. ¹ 43 ,В.Есаулов

81.335 (088.8) торское свидетельство СССР

996, кл. Г 06 G 7/186, 1985.

mes А.У., Разоренов О.И. Многоональные аналоговые регулирующие яства автоматики. — М.: Машнноие, 1981, с. 276-277, рис. 115.

ПЕРАЦИОНННЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ТИ СИГНАЛОВ зобретение относится к устройпредназначенным для операцион2 ного преобразования аналоговых сигналов, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является расширение обласги применения преобразователя. Опера ионный преобразователь разности сигналов содержит операционные усилители 1-3, дидхЪеренциальньп усилитель 4, масштабные резисторы 5, 6, пассивные. двухполюсники 7, 8, переключатель 9 и имеет инвертирующий и прямой токовые входы 10, 11, вход сброса 12, выход 13, прямой и инвертирующий потен" циальные входы 14, 15 ° Устройство работает в режимах интегрирования и дифференцирования. 3 ил.

1608/01

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для операционного преобразования аналоговых сигналов, и может быть использовано в

5 аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения — расширение области применения преобразователя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема операционного преобразователя разности сигналов; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы сигналов.

Преобразователь содержит первый второй 2 и третий 3 операционные усилители, дифференциальный усилитель

4, первый 5 и второй 6 масштабные резисторы, первый 7 и второй 8 пассивные двухполюсники, переключатель 9, инвертирующий 10 и прямой 11 токовые входы, вход 12 сброса, выход 13, пря- 20 мой 14 и инвертируюп ий 15 потенциальные входы.

Преобразователь работает следующим образом, 25

В режиме интегрирования разности; входных сигналов, например напряжений, первый пассинньп двухполюсник 7 представляет собой конденсатор, а второй пассивньп двухполюсник 8 — резис- 0 тор. После подачи питающих напряжений и отсутствия команды на входе управления переключателя 9 (фиг. 2в) выходное напряжение на выходе 13 опе- рационного преобразователя близко к нулю (фиг. 2 г) и определяется коэф35 фициентом ослабления синфазных помех и напряжением смещения нуля дифференциального усилителя 4. В момент времени на инвертирующим потенциальном входе 15 операционного преобразователя появляется сигнал (фиг. 2 б), но так как размыкающий контакт переключателя 9 остается замкнутым, то выходное напряжение первого операцион45 ного усилителя 1 практически равно выходному напряжению второго операционного усилителя 2, функционирующего в режиме повторителя напряжения, и отличается от него на сумму напряжения смещения нуля второго операцион50 ного усилителя 2 и напряжения сдвига первого операционного усилителя 1, вызванного синфазным сигналом на его входах, а также его напряжения смещения нуля, Таким образом, входные сиг- 55 налы дифференциального усилителя 4 близки друг к другу по уровню и напряжение на выходе 13 близко к нулю.

В момент времени (Лиг. ? в) на вход 12 сброса поступает сигнал команды на проведение измерений. При этом замыкается замыкающий контакт переключателя 9, а его размыкающий контакт размыкается. Так как потен- циалы входов третьего операционного усилителя 3 практически одинаковы (усилитель работает в линейном режиме, а его коэффициент усиления с разомкнутой петлей значительно больше единицы), то сигнал с- инвертирующего потенциального входа 15, поступающий на инвертирующий вход третьего операционного усилителя 3, и его выходной сигнал практически равны и отличаются на сумму напряжения смещения нуля, напряжения сдвига, вызванного влиянием синфазной помехи на входах третьего операционного усилителя 3 и его входными токами. Происходит интегрирование сигнала с входа

15.

В момент времени tz (фиг. 2 а) на прямом потенциальном входе 14 появляется сигнал, равный по уровни напряжению на входе 15. Так как потенциалы неинвертирующего входа первого операционного усилителя 1 и выхода третьего операционного усилителя 3 практически равны (с ошибкой, вызванной неидеальностью первого 1 и третьего 3 операционных усилителей), та интегрирования разности сигналов с прямого и инверсного потенциальных входов 14 и 15 не происходит (фиг. 2г т интервал Времени t > t4)

В момент времени t сигнал управ4 ления на входе 12 сброса принимает нулевой уровень (фиг, 2 в), т. е. происходит начальная установка напряжения на выходе 13. Замыкается размыкающий контакт переключателя 9, а его замыкающий контакт размыкается, при этом параллельно интегрирующему конденсатору (первый пассивный двухполюсник 7) подключается резистор (второй пассивный двухполюсник 8) . В момент времени t6 на вход 12 сброса вновь поступает сигнал высокого уровня и процесс интегрирования разности входных сигналов продолжается (фиг. 2 r, интервал времени t< — t>) .

В режиме дифференцирования разности напряжений, приложенных к входам операционного преобразователя, первый пассивный двухполюсник 7 представляет собой резистор, а второй пассивный дв ди ре ис ди оп вр ся ци пе

По от (ф бл ще си ка ет ни пр ни

2, ри ди др

13 вх пр ка те ра ва (ф ме кл но на то

8) по а ,вх ка же ти ус ли ре и дЬ н фе пр

Операционный преобразователь разности сигналов, содержаций первый, второй и третий операционные усилители и диААеренциальный усилитель, выход которого является выходом операционного преоЬразователя, первый .пас25 сивный двухполюсник, BblBogbl Ko Top oi о подключены к инвертируюг ему входу и выходу первого операционного усилителя, второй пассивный двухполюсник, первый вывод которого соединен с ин30 вертирующим входом первого операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом второго операционного усилителя включен первый масштабный резистор, к инвертируюцему входу

Г третьего операционного усилителя под35 ключен первый вывод второго масштабного резистора, переключатель, инвертирующий вход третьего операционного усилителя является прямым токовым входом операционного преобразователя, 40 о .т л и ч а ю ц и и с я тем,.что, с целью расширения оЬласти применения, неинвертируюций вход первого операционного усилителя соединен с выходом . второго операционного усилителя и с неинвертирующим входом диААеренциального усилителя, к инвертируюцему входу которого подключен выход первого операционного усилителя и размы-. кающий контакт переключателя, к пере50

5 16( хполюсник 8 — последовательно соеенные конденсатор и дополнительный истор, обеспечивающий устойчивость очника сигнала, которым со стороны ференцирующей цепи является третий рационный усилитель 3. Постоянная мени дифференцирования определяетв оснбвном, величинами дифференующего конденсатора и сопротивления вого пассивного двухполюсника 7, ле подачи питающих напряжений и утствия команды на входе 12 сброса

r. 3 в) напряжение на выходе 13 зко к нулю и определяется коэффинтом ослабления синфазных помех апряжением смещения нуля дифференьного усилителя 4.

В момент времени t на инвертируюпотенциальном входе 15 появляется нал (фиг. Зб), но так как размыщий контакт переключателя 9 остая замкнутым, то выходное напряжепервого операционного усилителя 1 ктически равно выходному напряжевторого операционного усилителя функционирующему в режиме повтоеля напряжения. Потенциалы входов ференциального усилителя 4 близки

r к другу, и напряжение на выходе близко к нулю.

В момент времени t< (Аиг. 3 в) на д 12 сброса поступает сигнал на ведение измерений. При этом замытся замыкающий контакт переключая 9, а его размыкающий контакт мыкается. Происходит диффренцироие разности входных сигналов

r. 3 г) . В течение интервала вреи С вЂ” 6 на вход управления перечателя 9 поступает сигнал начальустановки (фиг. 3 в) и напряжение выходе 13 после разряда конденсаа (второй пассивный двухполюсник равно нулю. С момента времени t< исходит дальнейшее дифференцироие разности входных сигналов.

В режиме преобразования разности дных сигналов, представленных топоследние преобразуются в напряия, которые поступают на неинверуюцие входы первого операционного лителя 1, диААеренциального усиеля 4 и на замыкающий контакт Iieлючателя 9, при этом прямой 14 нвертирующий 15 потенциальные вхосоединяются с обг ими шинами источов сигналов. Интегрирование и диф.— енцирование указанных сигналов оисходит аналогично описанному.

18 701 6

Кроме операций интегрирования и дифференцирования, .могут выполняться; и другие виды преоЬразования указанной разности сигналов, так как коэффициент передачи первого операционного усилителя 1 определяется отношением операторных иммитансов первого 7 и второго 8 пассивных двух10 полюсников например интегрально-диАУ ференциальное преобразование. Сигналы, разность которых преобразуется, могут быть представлены разнородными величинами, например током и напря15

Формула изобретения ключающему контакту которого подключен второй вывод второго пассивного двухполюсника, выход третьего операционного усилителя соединен с вторым выводом второго масштабного резистора и с замыкаюцим контактом переключателя, управляющий вход которого подключен к входу сброса операционного преобразователя, инвертируюций и неинвертируюций входы второго операцион1б08701

60Г 2 гО

РигЗ ного усилителя являвтся соответствен но инвертирующим токовым входом и прямым потенциальным входом операционного преобразователя, неинверти рующий вход третьего операционного усилителя является инвертирующим потенциальным входом операционного преобразователя.