Аналого-дискретный интегратор

 

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 120881 (21) 3327308/18-24 (И)М Кл з

G G 7/184 с присоединением заявки №(23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 0701ВЗ. Бюллетень ¹ 1

1

Дата опубликования описания 070183 (Н УДК 681. 335 (088. 8) (72) Авторы изобретения з

В.С. Мочкин и Г.В. Можаев (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫЙ ИНТЕГРАТОР

Изобретение относится к электрон ным преобразователям информации в автоматике, измерительной технике и связи, а также может быть использовано при интегрировании и фильтрации последовательностей выборок (дискретных отсчетов) аналоговых сигналов.

Известен аналого-дискретный интегратор, содержащий операционный усилитель с интегрирующим конденсатором, ключи и накопительный конденсатор, выполняющий функцию резистора так, что постоянная времени интегрирования задается отношением емкостей конденсаторов (О

Недостатки устройства заключаются в погрешности интегрирования из-за смещения нуля операционного усилителя. Сложность схемы иэ-за введения ОУ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аналого-дискретный интегратор для фильтров, содержащий истоковый повторитель напряжения (ИПН) на основе активной модуляции длительности паузы (МДП) транзистора и генератора тока (например, на МДП транзисторе в режиме насыщения), интегрирукщий и накопительный конденсаторы, ключи на МДП транзисторах и два источника входных сигналов. Вход ИПН через первый ключ соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, накопительный конденсатор первой обкладкой соединен с выходом ИПН, второй через второй ключ — с первой обкладкой интегрирующего конденсатора.

Вход ИПН подключен через третий ключ к первому источнику, а вторая обкладка накопительного конденсатора через четвертый ключ подключена к второму источнику входного сигнала.

Выход подключен через пятый ключ к выходу ИПН ° Под действием периодических управляющих тактовых импульсов (от внешнего генератора ) последова тельно замыкаются ключи и источники входных сигналов через ИПН заряжают (разряжают ) накопительный конденсатор, который передает заряд на интегрирующий конденсатор L2 1:

Недостатком данного устройства является большая погрешность интегрирования в рабочих режимах (до 10% и более ), связанная с тем, что коэффициент передачи ИПН меньше 1 и не, постоянен (зависит от входных и вы9876) 32 ходных напряжений из-за влияния подложки, сдвига выходного (относительно входного ) уровня сигнала, величина которого зависит QT входных си гналов, температуры и напряжения питания и др.

Цель изобретения — повышение точ— ности интегрирования.

Указанная цель достигается тем, что в аналого — дискретный интегратор, содержащий понтОритель напряжения, вход которого через первый ключ соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, вторая Обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, накопительный конденсатор, первая обкладка которого соеди— нена с выходом повторителя напряжения,1 а вторая обкладка через второй ключ подключена к первой обкладке интегри— рующего конденсатора, и источник> входного сигнала и компенсирующего напряжения, введены дополнительный повторитель напряжения, дополнительный накопительный конденсатор и ключи, причем выход дополнитепьногo повторителя напряжения является выходом интегратора и подключен через 25 третий ключ к входу основного повторителя напряжения и -гереэ четвертый ключ к первой обкладке дополнительного накопителя конденсатора, вход дополнительного повторителя 3(3 напряжения соединен с :ервс и обкладкой интегрирующего конденсатора, источник входного сигнала через пятый ключ подключен к первой обкладке дополни тель ного накопи тель .О го I<0 H jl p Hâ сатора, вторая обкладка которого через шестой ключ соединена с источни— ком копменсирующего напряжения и через седьмой ключ с второй обкладкой основного накопительного конденсатора.

На чертеже з обр аже и а схема предлагаемого аналого — дискретного интегратора.

Аналого-дискретныи интегратор содержит повторитель 1 напряжения, выполненныи На транзисторе 2, источнике 3 тока с источниками напряжеHHH питания 4 и 5 интегрирующий (Си) б и накопительный (C H ) 7 конденсаторы, ключи 8,9 на > ЩП транзисторах и источники входного сигнала U вх1 10 и компенсирующего напря>хени я (> „ 11, вход повторителя напряжения 1 через ключ 8 соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора б, вто— рая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, накопительный конденсатор 7 первой обкладкой через ключ 9 соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора 6, дополнительный повторитель 60 напряжения 12 на идентичных активных

МДП транзисторах 13 и 14 и двух генераторах тока 15 и 16, дополнительные ключи 17 — 21 и дополнительны,. накопительный конденсатор 22. Выход повторителя напряже ни я 12 подсоединен к выходу интегратора 23 и подключен через ключ 17 ко входу повторителя напряжения 1, а также через ключ 18 — к первой обкладке дополнительного конденсатора С 22. Вход повторителя напряжения 12 подсоеди— нен к первой обкладке конденсатора

22, подкЛюченной через ключ 19 к первому источнику входного сигнала U 10 вх» а вторая обкладка через ключ 20 подключена к второму источнику входного сигнала ЦВХ2 11 и через ключ 21 к второй обкладке конденсатора 3.

Дополнительные элементы могут быть идентичны элементам прототипа и выполняться в составе одной HC без изменения технологии изготовления и настроек схемы.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Ключи управляются от внешнего источника тактовых импульсов с частотой Р . До прихода тактового импульса ключи 8,9,19 и

20 нормально открыты, а остальные нормально замкнуты. После прихода тактового импульса их состояния изменяются на обратные. При наличии тактового импульса на дополнительHGM накопительном конденсаторе 22 (.СН2>накапливается заряд

Н H (ВХ> 6Х )

На накопительном конденсаторе 7 (СН>! заряд равен (((3} Сн (Н„ 2 3 н„ на интсгрирующем конденсаторе б (СН ) и <а выходе равны

ВЬ!X 2

После окончания тактового импульса прои cходит перераспределение части заряда d ЯН на накопительный конден2 сатор 7 причем U2 не меняется, следовательно а 0 тоже не меняется, а на С и заряд изменяется на

Да„=Д ан С> )(С +С„)

При поступлении следующего тактового импУльса весь заРЯД Л (Х Н„пеРехоДИт на интегрирующий конденсатор б: н н вых C 7СН + С1 ) (бх Bxq ) а за 4 тактовых им пульсов сн СН к вых= вых(В=о)+g fC и(н„ Н2} К= вх1 (к> вход(к}) т.е. осуществляется аналого-ди.кретное интегрирование с постоянной времени

Си (Сй +СН )(С С в отличие от прототипа без погрешности, вносимой, например, влиянием

9876 32

10 l5

Формула изобретения

30

ВНИИПИ Заказ 10304/37 Тираж 704 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 подложки, без сдвига уровня на выходе и без отключения выхода схемы.

Это достигается в частности тем, что зарядка и разрядка накопительного конденсатора производится при одном и том же напряжении на повторителе напряжения 1, что обеспечивает постоянство д0.

Вводимые дополнительные элементы проще, например, чем операционный усилитель с компенсацией дрейфа (как в случае описанного выше аналога ), а основные параметры (динамический диапазон входных сигналов, шумы дискретизации, стабильность и быстродействие ) при введении их не ухудшаются.

Аналого-дискретный интегратор, содержащий повторитель напряжения, вход которого через первый клич соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, накопительный конденсатор, первая обкладка которого соединена с выходом повторителя напряжения, а вторая обкладка через второй клич подкличена к первой обкладке интегрируищего конденсатора, и источник входного сигнала и компенсирующего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования, в него введен дополнительный повторитель напряжения, дополнительный накопитель— ный конденсатор и ключи, причем выход дополнительного повторителя напряжения является выходом интегратора и подключен через третий ключ к входу основного повторителя напряжения и через четвертый ключ к первой обкладке дополнительного накопительного конденсатора, вход дополнительного повторителя напряжения соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, источник входного сигнала через пятый ключ подключен к первой обкладке дополнительного накопительного конденсатора, вторая обкладка которого через шестой ключ соединена с источником компенсирующего напряжения и через седьмой ключ с второй обкладкой основного накопительного конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. G. Jacobs . G. L andsb urg, В. White, D, Hodges " Touche- tone

decoder chip mates апа!од filters и ith digital logiс", Electronics, 1979, v 52> Р 4, р. 105-112.

2. 5. Fan, R. Gregorian, С. Temes, М. Zomorrodi "Switched- capacitor ,filters using unit — gain buffers,. ((SSCC- 80, USA, Huston, 1980, р. 334-337 (прототип).