Развертывающий операционный усилитель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>924719 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 030980 (21) 2977251/18-24

tgq)М К,1 з

G 06 G 7/12 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681 ° 335 (088.8) Опубликовано 30.0482. Бтоллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 300482 (72) Автор.. изобретения

Л. И. Цытович

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (54 ) РАЗВЕРТЫВАКЦИИ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

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

Один из известных развертывающих операционных усилителей содержит накопительный конденсатор, операционный усилитель, переключатели (1).

Данный развертывающий операционный усилитель характеризуется сложной функциональной схемой.

Наиболее близким к предлагаемому является развертывающий операционный усилитель, содержащий усилитель постоянного тока, релейный элемент, интегрирующий и накопительный конденсаторы, масштабные и токоограничительные резисторы, переключатели и пропорционально дифференцирукааий элемент (2).

Недостатком известного развертывающего операционного усилителя является сравнительно низкая точность работы.

Цель изобретения — повышение точности работы.

Указанная цель достигается тем, что развертывающий операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно усилитель постоянного тока и релейный элемент, интегрирующий конденсатор, первая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, первый масштабный резистор, первый вывод которого является входом развертывающего операционного усилителя, второй вывод первого масштабйого резистора соединен с второй обклацкой интегрирующего конденсатора и первым вхоцом перacro переключателя, второй вход которого подключен к шине нулевого по1с тенциала, выход релейного элемента является выходом развертывающего операционного усилителя и через второй масштабный резистор соединен с второй обкладкой интЕгрирующего КоНденсатора, выход первого переключателя через третий масштабный резистор подключен к входу усилителя по. стоянного тока, между входом и выходом которого подключен четвертый

25 масштабный резистор, вход усилителя постоянного тока через первый токоограничительный резистор соединен с первым входом второго переключателя, второй вход которого через

30 второй токоограничительный резистор

924719 подключен к выходу усилителя постоя н ного ток а, выход в торого пе реключателя через накопительный конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, пропорционально дифференцирующий элемент, введены соединен- 5 ные последовательно ключевой элемент с зоной нечувствительности и элемент НЕ выход которого подключен к управляющим входам первого и второго переключателей, вторая обкладка l0 интегрирующего конденсатора соединена с входом пропорционально дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входу ключевого элемента с зоной .нечувствительности. !5

На чертеже представлена функциональная схема развертывающего операционного усилителя. устройство содержит первый, второй, третий и четвертый масштабные резис- 20 торы 1-4, первый и второй токоограничительные резисторы 5 и 6, интегрирующий конденсатор 7, усилитель 8 постоянного тока, релейный элемент 9, накопительный конденсатор 10, первый и второй переключатели 1.1 и 12, пропорционально дифференцирунлций элемент

13, ключевой элемент 14 с зоной нечувствительности, элемент HE 15, шина

16 нулевого потенциала, вход 17 и выход 18 развертывающего операционного усилителя.

Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом.

Релейный элемент 9 имеет симметричные относительно нулевого уровня 35

Ф пороги переключения. Выходной сигнал релейного элемента 9 неизменен по модулю амплитуды и меняется только по знаку в пределах, определяемых источником питания ° 40

При положительной полярности импульса на выходе 18 напряжение на интегрирующем конденсаторе 7 нарастает до величины, при которой срабатывает релейный элемент 9. На его выходе сигнал изменяет знак, происходит перезаряд интегрирующего конденсатора 7 до очередного переключения (срабатывания) релейного элемента 9.

Процесс повторяется далее и за период автоколебаний при отсутствии сигнала на входе 17 выходной сигнал релейного элемента 9 представляет со- бой прямоугольные импульсы со скважностью равной 0,5 и нулевым средним значением.

Наличие сигнала на входе 17 привс рит к изменению скорости нарастания и спада напряжения на интегрирующем конденсаторе 7. В интервале времени несовпадения знаков напряже- 60 ний входного и с выхода 18 скорость изменения напряжения на интегрирующем конденсаторе 7 определяется разностью входного тока через первый масштабный резистор 1 и тока обратной связи через второй масштабный резистор 2. В интервале времени совпадения знаков вышеназванных напряжений скорость изменения напряжения на интегрирующем конденсаторе 7 определяется суммой входного тока и тока обратной связи. В результате за период автоколебаний,среднее значение периодического прямоугольного напряжения на выходе 18 устанавливается пропорциональным уровню сигнала на входе 17.

Коррекция дрейфа параметров развертывающего операционного усилителя производится следующим образом. Пропорционально дифференцирующий элемент 13 выделяет переменную составляющую напряжения интегрирующего конденсатора 7. Коэффициент передачи пропорционально дифференцирующего элемента 13 для постоянной состав. ляющей напряжения на интегрирующем конденсаторе 7, появление которой возможно в результате смещения зоны порогов переключения релейного элемента 9, является малым. Благодаря этому исключается влияние дрейфов порогов переключения релейного элемента 9 на автоматическую стабили-зацию нулевого уровня выходного напряжения развертывающего операционного усилителя. Ключевой элемент 14 с зоной нечувствительности срабатывает при достижении его входным сигналом некоторого уровня. Элемент

НЕ 15 формирует импульсы, которыми переключаются первый и второй переключатели ll и 12.

Во время существования импульса на выходе элемента НЕ 15 первый и второй переключатели 11 и 12 находятся в положении, противоположном изображенному на чертеже. В этом случае .. усилитель 8 постоянного тока усиливает сигнал дрейфа и на накопительном конденсаторе 10 присутствует напряжение, пропорциональное величине сигнала дрейфа . Во время, когда на выходе элемента НЕ 15 отсутствуют импульсы, первый и второй переключатели находятся в исходном состоянии и накопительный конденсатор 10 оказывается подключенным к входу усилителя 8 постоянного тока компенсируя сигнал дрейфа . Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый развертывающий операционный усилитель обладает более высокой точностью работы благодаря уменьшению дрейфовых параметров.

Формула изобретения

Развертывающий операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно усилитель постоянного, тока и релейный элемент, интегрирую924719 каз 2820/67

Подписное

"Патент", ул.Проектная, 4 щий конденсатор,. первая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, первый масштабный резистор, первый вывод которого является входом развертывающего операционного усилителя, второй вывод первого масштаб- 5 ного резистора соединен с второй обкладкой интегрирующего конденсатора и первым входом первого переключателя, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход ре- 10 лейного элемента является выходом развертывающего операционного усилителя и через второй масштабный резистор соединен с второй обкладкой интегрирующего конденсатора, выход первого переключателя через третий масштабный резистор подключен к входу усилителя постоянного тока, между входом и выходом которого включен четвертый масштабный резистор, вход усилителя постоянного тока через первый токоограничительный резистор сое:динен с первым входом второго переключателя, второй вход которого через второй токоограннчительный резистор

2 подключен к выходу усилителя постоянного тока, выход второго переключателя через накопительный конденсатор соединен с шиной нулевого потен-! циала, пропорционально дифференцирующнй элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены соединенные последовательно ключевой элемент с зоной нечувствительности и элемент

НЕ, выход которого подключен к управляющим входам первого и. второго переключателей, вторая обкладка интег1уирующего конденсатора соединена с входом пропорционально дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входу ключевого элемента с зоной нечувствительности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электронная техника в автоматике. Вып. 9, Советское радио, 1977, с. 271-276, рис. 1.

2 Авторское свидетельство СССР

Р 674041, кл. 0 06 6 7/12, 1977 (прототип) .