Интегратор с автоматической кор-рекцией нулевого уровня

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i) 8ll

К АВТОР СНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт свнд-ву— (22) Заявлено 27.11.78 (21) 2688108/18-24 (51) М.Кл. G 06 6 7/186 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень М 9 (45) Дата опубликования описания 10.03.81

Государственный комитет ио делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Анисимов, В. А. Михалков и В. В. Пят (71) Заявитель Ленинградский ордена Ленина электротехническ имени В. И. Ульянова (Ленина) (54) ИНТЕГРАТОР С АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИЕЙ

НУЛЕВОГО УРОВНЯ

1 2

Изооретение относится к области электроники и радиотехники и может быть использовано в различных устройствах, автоматики, вычислительной и контрольно-измерительной техники. 5

Известны, интеграторы (1), построенные на основе усилителей с автоматической коррекцией нулевого уровня и состоящие из основного операционного усилителя (ОУ), охваченного емкостной обратной 10 связью; дополнительного усилителя, вход которого подсоединен к выходу основного

ОУ, запоминающего конденсатора и ключа, подключенного к неинвертирующему входу основного ОУ. К инвертлрующему входу I5 основного ОУ подключены источник входного тока, интегрирукиций конденсатор и входной ключ, второй вывод которого подключен к общей (нулевой) .шине интегратора. 20

Известные интеграторы позволяют повысить точность интегрирования входного воздействия за счет компенсации напряжения смещения (и его дрейфа) основного

ОУ. Однако, напряжение смещения комйен- 25 сируется неполностью, что обусловлено запоминанием пап ряжения смещения и на интегрирующем .конденсаторе. Краме того, на интегри|рующем конденсаторе запоминается напряжение смещения даполнительного усилителя, что также снижает точность интегрирования.

Известен интегратор (2), содержащий дополнительные ключи, включенные между выходом основного ОУ и интегрирующим конденсатором. За счет отключения интегрирующего конденсатора от выхода основного ОУ в таких схемах устраняется указанная погрешность интегрирования. Однако этот интегратор не позволяет получить высокую точность интегрирования входного воздействия, что обусловлено наличием в рабочем цикле:сопротивления замкнутого ключа, включенного последовательно с интегрирующим .конденсатором, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является интегратор с автоматической коррекцией нулевого уровня (3), содержащий основной (ОУ) и дополнительный усилитель, вход которого подключен к выходу основного ОУ. Между выходом дополнительного усилителя и неинвертирующим входом основного ОУ включен ключ, а между,неивертирующим входом основного ОУ и общей (нулевой) шиной — запоминающий конденсатор. К неинвертирующему входу основного ОУ подключены источник входного тока, входной ключ, подключенный к общей псине, и первый вывод интегркрующего конденсато811285 ра. Между вторым выводом интегрирующего конденсатора и выходом основного ОУ включен резистор, а между вторым выводом интегрирующего конденсатора и общей шиной — дополнительный ключ.

Делитель напряжения, образованный резистором i дополнительным ключом, позволяет снизить величину напряжения, запоминаемого на интегрирующем конденсаторе в режиме запоминания. Однако пз-за включения последовательно с интегрирующим конденсатором резистора с достаточно большим сопротивлением снижается точность интегрирования.

Цель изобретения заключается,в повышении точности интегрирования, Эта цель достигается тем, что в интегратор с автоматической коррекцией нулевого уровня, содержащий ОУ, инвертирующий вход когорого подключен к источнику входного тока, через первый замыкающий ключ соединен с шиной нулевого потенциала и через интегрирующий конденсатор с выходом ОУ, дополнительный усилитель, выход которого -порез второй замыкающий ключ подключен к неннвертирующему входу ОУ, соединенному через первый запоминающий конденсатор с шиной нулевого потенциала, .введены второй запоминающий конденсатор, первый замыкающий, первый и второй ,размыкающпе ключи. Первый размыкающий ключ включен между входом и выходом дополнительного усилителя,,вход которого через второй запоминащий конденсатор подключен к общему выводу по""чедовательно соединенных третьего замыкающего и второго размыкающего ключей, включенных между выходом ОУ и шиной .нулевого потенциала.

На чертеже дана функциональная cveма интегратора с автоматической коррекцией нулевого уровня.

Интегратор содержит ОУ 1, между инвертирующим входом 2,которого и шиной нулевого потенциала включены источник входного тока 8 и первый замыкающий ключ 4, а между неинвертирующим входом

5 и шиной нулевого потенциала — первый запоминающий конденсатор б; дополнительный усилитель 7, между выходом которого и неинвертирующим входом ОУ 1 включен второй замыкающий ключ 8, а иежду выходом и входом — первый размыкающий ключ 9; интегрирующий конденсатор 10, включенный между выходом осчов.ного ОУ и его инвертирующим входом; третий замыкающий ключ 11, включенный между выходом ОУ 1 и первой обкладкой второго запоминающего конденсатора 12; второй размыкающий ключ 18, включенный между repaoii обкладкой конденсатора 12 .и шиной нулевого потенциала. Вторая обкладка конденсатора 12 подключена ко входу усилителя 7.

Интегратор с автоматической коррекцией нулевого уровня работает в двух режимах; режиме запоминания напряжения основного ОУ н в рабочем режиме.

В режиме запоминания напряжения смещения основного ОУ входной ключ 4 закорачивает инвертирующий вход 2 ОУ 1 и тем самым обеспечивает обнуление конденсатора 10 п отключение источника входного тока 8. Замкнутый в этом режиме ключ 8 обеспечивает подключение выхода усилителя 7 к конденсатору б, а замкнутый ключ 11 — подключение выхода ОУ 1 к конденсатору 12. Ключи 9 и 18 в этоM режиме разомкнуты, Благодаря этому на конденсаторе б устанавливается напряже-о ние ((/с,), равное!

15

Ь

Ь -, — — U„„

25 где U,,„

U„,, соотзетственно напряжен .е смещения основного

ОУ и,дополнительчого усилителя; соответственно коэффициент усиления основного

ОУ и дополнительного усилителя; напряжение на конденсаторе 12.

На интегрирующем конденсаторе устао навливается напряжение (Ue.,) равное

1-- v„", Гг,, (2) о ) U

1 +%:,. 1 г.

В рабочем режиме, когда ключ 4, ключ

8 и ключ 11 разомкнуты, а ключи 9 и 18 замкнуты, выходное .напряжение интегратора при отсутствии входного воздействия определяется следующим выражением: (1 U (!

55 где т„= C„R„;

60 R„- — сопротивление источника входного тока.

В этом же режиме происходит запоминание на конденсаторе 12 напряжения сме65 щения дополнительного усилителя.

811285

П ри К и, )) 1, Кг, ) Формула изобретения

I 1 li

Составитель О. Белан

Техред Л. Куклина

Редактор Л. Утехина

Корректор И. Осиновская

Заказ 217/228 Р1зд. № 217 Тирах« 749 Подписное

1.1ПО сПоискъ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва. Ж-35, Рамшская наб., д. 4/Б

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Таким образом, в предлагаемом интеграторе имеет место более полная компенсация U,„, и U„,„ iè в то же время последовательно с интегрирующим конденсато,ром и выходом основного ОУ отсутствуют резисторы, изменяющие передаточную функцию интегратора:и увеличивающие погрешность интегрирования.

Интегратор с автоматической коррекцией нулевого уровня, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к,источнику входного тока, через первый замыкающий ключ соединен с шиной .нулевого потенциала и че.рез интегрирующий конденсатор с выходом операционного усилителя, дополнительный усилитель, выход которого через второй заиыкающий ключ подключен к,неинвертирующему входу операционного усилителя, соединенному через первый запоминающий

5 конденсатор с шиной нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования, в него введены второй запоминающий конденсатор, третий замыкающий, первый и второй

111 размыкающие ключи, причем первый размыкающий ключ включен между входом и выходом дополнительного усилителя, вход которого через второй запоминающий конденсатор подключен к общему выводу по15 следовательно соединенных третьего замыкающего:и второго размыкающего ключей, включенных между выходом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3667055,,кл. 330-9, опубл. 1976.

25 2. Гутников В. С. «Применение операционных усилителей в измерительной технике». Л., «Энергия», 1975.

3. Патент Великобритании № 1421768, кл. G 4 G, 1976 (прототип).