Интегрирующее устройство

 

библиаФац (ф

Союз Советских

Социалистических

Республик (1<519733 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.11.74 (21) 2079701/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30,06.76,Бюллетень № 24 (51) М. Кл.

606 6, 9/00 (асударственный комитет

Яаввта Министров СССР па делам изооретений н открытий (53) VllK681 335 .713.621.38Э.8 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 12.11.76 (72) Автор изобретения

Г. К. Арутюнов (71) Заявитель (54} ИНТЕГРИРУ10Б! ЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для интегрирования входного сигна а, заданного в виде напряжения или светового потока, с получением выходного сигнала как электричес( т ой, так и оптической природы.

Известны интегрирующие устройства, сс=@ержашие первый и второй дифференциальные операционные усилители, последовательно соI диненные через интегрирующую КС -цепочку, 1П переключатель, который подвижным контактом соединен с выходом второго операционного усилителя, а первым неподвижным контактом связан с выходами устройства и через резистор обратной связи подключен к не-@ инвертируюшему входу первого операционного усилителя, инвертируюший вход которого через масштабный резистор соединен с вхо*-

1 дом устройства, и источник постоянногв ча.пряжения. 2О

Недостатком известного устройства явля ется ограниченность его применения для различных комбинаций электрических и сптических входных и выходных сигналов, И предлагаемое интегрирующее уетройст - gr, во введены светодиоды и две пары последовательно соединенных фотоприемников, вклю ченных первыми выводами между выходами источника постоянного напряжения, вторые выводы первой пары фотоприемников соедтмкены с инвертируюшим входом первого опе-, рационного усилителя, а вторые выводы вто- рой пары фотоприемников — с неинвертирую- шим входом первого операционного усилите- ля, причем фотоприемники первой пары свя- заны с соответствуюшими оптическими входами устройства, а фотоприемники второй пары - ерез дополнительно введенные светоделительные,пластины оптически связаны с соответствующими оптическими выходами устройства и выходами соответствуюших светодиодов, подключенных один анодом, а другой катодом ко второму неподвижному контакту переключателя.

Это позволчет расширить область применения устройства.

Схема устройства приведена на чертеже

Устройство содержит масштабный резистор 1,, первую пару фотоприемников 2, 3, ди+ф=репцт ельнь е первый и второй операци51973 онные усилители 4, 5, интегрируюшуюМСцепочку, состояшую иэ резистора б,и конден,сатора 7, переключатель 8, резистор обрат ной связи 9, светодиоды 10, 11, свето дьлительные пластины 12, 13 и вторую пару фотоприемников 14, 1 5.

Работа интегратора при выходном эпектричес ком сигнвпе.

При входном сигнале U,, подводимом, че1м.з масштабный резисто 1 на инве иру- р юший вход операционного усипителя 4, в поломсении Q. переключателя 8 обеспечивается обратная э ектрическвя связь и наблюдается выходное напряжение в виде

4 (з =кф tv),, 1ипи, . Вью где Î и Î -темновые токи соответственно фотоприемников 15 и 14; — коэффициент фотоприе мников, Ф - световые потоки, поступаюшнс ив вход фотоприемников 14, 15 со светодеп."-тельных пластин 12, 13, кроме того Ф = ипи Ф = Ф где Ф и Ф . — свет вые

Т 11 потоки, пост„паюшие на оптйческие выхси. м

Ъ ф и х. также со светодепитепьных

Фд фи пластин 12, 13.

Исходя из уравнений (2), преобразуя его в вид:

15 — u a

1 ъык Wc% ъх

I. или

i вх

1 откуда RCR, J эх

2у

R1

Ц =- — 13 М, <1) вык- „ вк знак " — " выпадает, так как дпя светового потока он не имеет значения.

Рассмотрим теперь случай, когдаО <О, тогда на выходе операционного усилчтеля 4 будет попожитепьное напряжение в силу того, что операционный ус:илитепь 4 явпяется инвертируюшим, в нв выходе операционного усипитепя 5 — напряжение отрицательное, так как операционный усипитепь 5 также инвертирует поступаюший сигнал. В этом случае в положении б иерекпючатепя 8 сра ботает светодиод 10, световой поток с ко1 о орого через светодепитепьную пластину 1 поступит на фотоприемник 14 и на оптичес-, кий выход, при этом аналогично

Ф 1

3 -- — з М, (z) 1 г нпn вык Rg вк M вх — ток через масштабный резистор 1;

35 ток через резистор обратной свявык зи 9 или фотоприемники 14, 15.

Работа интегратора при оптической обратной связи, В попо>кении б переключателя 8 осушествпяется оптическая обратная связь, при которой срабатывают светодиод 10, пиб ибо 11. ест

Свете.диод 11 срабатывает от сигнала положитепьного напряжения, а светодиод 10 от сигныпв отрицательного напряжения. Световой поток после срабатывания светодиода 10 (ипи 1 1 ) через светодепитепьную пластину

12 (или 13) поступает на фотоприемник 14 (ипи 15), При U 0 напряжение на выходе опевъ рационного усилителя 5 попожитепьно, Поэтому сфабответ 1 светодиод 11, световой поток с которого поступит на светодепительиую ипастину 13 и далее нв оптическйй выход Ф и фотоприемник 15. Следоввтепьно, ° На неинвертируюший вход операционного усилителя 4 подводится ток положительной попярности, т, е.

Ф = Ju да. <4)

1 л вся к

Световые потоки Ф и Ф условно будем считать соответственно положительным и отрицательным, исходя из усповия их попу чения - попярность напряжения на выходе операционного усилителя 5, Работа интегратора при входных оптических сигналах.

Сигналы поступают на фотоприемники 2 и 3, с выхода которых на инвертируюший" вход операпионного усилителя 4 будет посту пать электрический сигнал, 1 з = кФ- вых о О!

В1 (U dt вык R Rc вк

2.

1 а (3} имеем:

Где — сопротивление резистора обрат- и, учить в я уравнение (}, ной связи 9;

R — сопротивление масштабного ре1 вк

RC% зисторв 1;

R — сопротивление резистора б;

С вЂ” емкость конденсатора 7.

Преобразуя эту формулу, получаем две формупы

В этом случае входной ток определяется

r.

" чпВ" .

«КФ „-i,== Ф „.< ч, где 4 и sz - темновые токи соответ - ч (> ственнои фотопРиемников 2 и 3 (1о:= 1„, ).

В положении. cL переключателя 8 обеспе> чивается электрическая обратная связь че> рез резистор обратной связи.9 и, следовательна, на электрическом выходе интеграто- ра

6 к срабетыЖ нию светодиоде 10, световой поток с которого поступит через светодепитепь ную пластину. 12 не фотоприемник IQ и йе

:оптический выход Фп, а не неинвертиру,ющий вход операционного усилителя 4 будет"

1 поступать ток

„„= з,- КФ„з,)=-х „. «о1

Тогда, исходя из уравнений (2), (9) и (10)

10 . кФ - — кф а

Г ц р с вх или

U = — — 3 dt i

Rc 3. ъ." или, учитывая уравнения (5) и (6) а 1 ф Q$" Р

Г», „;.Ф «о ъ (х р

При оптической обратной свини, т.е, в по», О ложении 5 переключателя 8 при поступпенизг у фвх 6 на фотоприемник 2 входной ток будет .выражаться спедуюшим уравнением: ъ» о ах р ИФъ». < > ° .Тогда напряжение на выходе операциоййого Ж усилителя 5 будет положительным, что приведет к срабатыванию светодиода 11 (све-, товой поток с которого поступит соответст венно через светоделительную пластину 13 1 на фотоприемник 15 и на оптический выход .«ф

На неинвертирующий вход операционного

i усилителя 4 в этом случае будет поступать

ITок

>И тогда, исходя из уравнения (2 и учитывая уравнения (7) и (8), будем иметв:

Л 45 к(>,* „, J((qÄa< или, t

Ф,— — Ф„й

Знак "-" из уравнения ($ выпадает,так скак для светового потока он не имеет значения.

I -.( .-" В случае поступления входного оптическо;го сигнала Фъ((0 на фотоприемник 3 вход-

> ной ток будет иметь вид

3ЪХ iî (ИФЪ„+ Iо X 9»

Напряжение на выходе операционного усили- >

)теля 5 будет отрицательным, что приведет . 6О

Знак " — " не учитываем по указанным(выше соображениям.

Таким образом, наличие оптоэлектронных элементов в схеме интегратора позволяет оперировать разпичными комбинациями входных и выходных электрических и оптических сигналов.

Формула изобретения

Интегрируюшее устройство, содержашее первый и второй дифференциальные операционные усилители, последовательно соединен ные через интегрирующую QC -цепочку, и п(рекпючатепьи KQTopblfI подвижным контактом соединен с выходом второго операциойного

О у(илитепя, а первым неподвижным контактом связан с выходом устройства и через резистор обратной связи подключен к неинвертируюшему входу первого операционного усилитепя, инвертируюший вход которого через масштабный резистор соединен с входом уст ройства, и источник постоянного напряжения, отпичаюшееся тем,что,сце(((ью расширения области применения, в него

I введены светодиоды и две пары последоватепьно соединенных фотоприемников, вклюй ченных первыми выводами между выходами сточника постоянного напряжения, вторые

ыводы первой пары фотоприемников соеди-, ены с инвертируюшим входом первого опера! ционного усилителя, а вторые выводы второй ,перв(фотоприемников — с неинвертируюшим

J > входом первого операционного усилителя, при> чем фбто.приемники первой пары связены с соответствуюшими оптическими входами уст( ройства, а фотоприемники второй пары через дополнительно введенные светодеиительные

> пластины оптически связаны с соответствуюшими оптическими выходами устройстве и

I выходами соответствую»>(тх светс линцов, по,lключенных., один анодом, е д(. „и ой китпдо.(к второму неподвижно; iv контакту и< р<.il TY ->ителя.

319733

Составитель Ю. Козлов

Редактор B. Торопова Техред )8. Андрейчук Корректор Б. .гас:.

Закаэ 5043/589 Тираж 864 . Подписное

БКИИПЙ . Государственного комитета Совета Министров СССР

"no делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская йаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород,. ул. Проектная, 4