Интегратор периодических сигналов

 

c, Т.С. Плотникова и Н.П. Тве н тин.-,, у.

Ульяновский политехнический институт изобретения (7 l ) За явнтель (54) ИИТЕ1 РАТОР ПКРИОДИЧ С ИХ СИ1-ИД 1ОВ

0ВЫА = гС Uat i где С1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и, в частности, может быть использовано в импульсной и электроизмерительной. технике.

Известен интегратор (.11 на операционном усилителе с емкостной обратной связью и активным сопротивле" нием на входе усилителя. Напряжение на входе такого интегратора определяется уравнением

И емкость конденсатора обрат- ., ной связи интегратора; сопротивление резистора, подключенного ко входу интегратора; 20 интегрируемое напряжение, подключаемое ко входу интегратора через сопротивление r.

Однако выражение (1) определяет только при идеальной работе операционного усилителя. Реальный операционный усилитель имеет неко орое напряжение смещения, обусловленное разбалансами и несимметрией дифференциальных каскадов внутри самого операционного усилителя и неодинаковыми входными токами, реверсивного и нере-. версивного входов операционного усилителя.Полная настройка усилителя с учетом напряжения смещения и входных токов невозможна из-за их дрейфа.Вли яние этих факторов на интегратор равносильно подключению паразитных ис-. точников ко входу операционного уси-. лителя,которые увеличивая напряжение на выходе, уводят усилитель в насыще" ние.Таким образом,на выходе интегратора с реальным операционным усилите лем Содержится постоянная составляю=

-щая,а полезный сигнал интегрируется . с погрешностями,так как усилитель чаходится в насыщенном состоянии.

3 9S9561

Наиболее близким по технической усилителя 2, выход которого подключен сущности к предложенному является ин- к резистору 3. Второй вывод резистотегратор, содержащий интегрирующий ра 3 соединен с конденсатором 4, втооперационный усилитель и схему ком- рая обкладка которого заземлена. Иежпенсации дрейфа, состоящую из ин-. 5 ду общим выводом конденсатора 4 и ревертирующего усилителя и подключенно- зистора 3 и инвертирующим входом инго к его выходу шунтирующего конден- тегрирующего усилителя 1 включена вто,сатора 2). ричная обмотка трансформатора 5, перI

Известный интегратор позволяет по- вичная обмотка которого подключена к высить точность интегрирования за 0 выходу повторителя 6, вход которого " счет исключения влияния переменной подключен к конденсатору 4. составляющей напряжения дрейфа, но Сигнал от постоянных во времени не устраняет влияния постоянной со- источников, какими можно считать паставляющей, что снижает точность ин- разитные источники, вызывающие смещетегрирования. ние нуля операционного усилителя, пеЦелью изобретения является повы- редается с выхода интегратора 7 че.шение точности интегрирования за Рез инвертирующий усилитель 2, через счет уменьшения погрешности, вызван- сопротивление 3 и вторичную обмотку ной дрейфом нуля. трансформатора 5 на неинвертирующий

Поставленная цель достигается тем, вход усилителя 1„ создавая глубокую что в интегратор периодических сигна- отрицательную обратную связь по полов, содержащий интегрирующий опера- стоянному току. Эта связь ослабляет ционный усилитель, инвертирующей вход постоянную составляющую. которого является входом, а выход- Для переменной составляющей вывыходом интегратора, подключенным хоДного сигнала эта обра™аЯ свлзь через последовательно соединенные ин- .ослаблЯетсЯ поДключе ием шУнтиРУюще вертирующий усилитель, ограничивающий го конденсатора. Появление пеРеменрезистор и шунтирующий конденсатор к ной составляющей напряжения на коншине нулевого потенциала, введены по- денсаторе 4 приводит к искажению инвторитель напряжения и трансформатор тегрирования. 30 вторичная обмотка которого включена При увеличении емкости конденсамежду общим выводом ограничивающего тора 4 погрешности интегрирования резистора и шунтирующего конденсато- уменьшаются. Однако, как показали ра, соединенным с входом повторителя теоРетические исследования схемы, напряжения, и неинвертирующим входом при несоблюдении условия интегриРУющего операционного Усили г С „(+ 1 P 4Кг С

35 (2) теля, выход повторителя напряжения через первичную обмотку трансформато- в схеме возникают колеоательные прора подключен к шине нулевого потен- цессы, что недопустимо. Этот вывод циала. проверен и подтвержден эксперименВторичная обмотка трансформатора тально. В выражении (2) k - коэффи40 подключается между неинвертирующим циент усиления инвертирующего усиливходом основного усилителя и узлом теля. соединения и резистора таким образом, Для компенсации этих погрешностей чтобы полярность напряжения этой об- напряжение от конденсатора передаетмотки была противоположной напряжению ся через повторитель и трансформана конденсаторе. тор 5.

На чертеже представлена принципи- Коэффициент трансформации выбиальная схема интегратора. рается таким, чтобы напряжение на

Интегратор содержит интегрирующий вторичной обмотке трансформатора 5 операционный усилитель 1, инверти- 50 было бы равным напряжению на конденрующий усилитель 2, ограничивающий саторе 4. Поскольку трансформатор резистор 3, шунтирующий конденсатор практически работает в режиме холос4, трансформатор 5, повторитель 6 на- того хода, то: коэффициент будет равен пряжения. Выход интегрирующего опе„а- единице. ционного усйлителя 1 является выхо- 55 Использование предлагаемой комдом интегратора 7. пенсации источников смещения нуля

Выход интегратора 7 подсоединен операционного усилителя в интегратоинвертирующему входу инвертирующего ах позволяет повысить точность инте989561

5 грирования сигналов, не содержащих постоянных составляющих.

Формула изобретения

Интегратор периодических сигналов, содержащий интегрирующий операционный усилитель, инвертирующий вход которого является входом, а выход — выходом интегратора, подключенным через последовательно соединенные инвертирующий усилитель, ограничивающий резистор и шунтирующий конденсатор к шине нулевого потенциала, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования за счет уменьшения погрешности, вызванной дрейфом нуля, в него введены по- . вторитель напряжения и трансформатор, вторичная обмотка которого включена между общим выводом ограничивающего резистора и шунтирующего конденсато" ра, соединенным с входом повторителя напряжения, и неинвертирующим входом интегрирующего операционнбго усилителя, выход повторителя напряжения через первичную обмотку трансформатора подключен к шине нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Проектирование транзисторных усилителей звуковых частот. Под ред.

Безладного Н. Т., И., "Связь", 1978.

2. Заявка Японии М 51-17859, кл. 6 06 Q 7/18, опублик. 1976 (прототип}.

ВНИИПИ Заказ 11132/69 Тираж 704 Подписное

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