RU15803U1 - Интегрирующее устройство - Google Patents

Abstract

Интегрирующее устройство, содержащее интегрирующий операционный усилитель, вход которого подключен к источнику сигнала, а выход является выходом устройства, причем в обратной связи усилителя включен разрядный ключ, отличающееся тем, что в него введены дифференцирующий операционный усилитель, вход которого подключен к источнику входного сигнала, компаратор напряжения, вход которого подключен к выходу дифференцирующего операционного усилителя, а выход через последовательно соединенные конденсатор и резистор - к земляной шине, причем точка соединения конденсатора и резистора через диод соединена с входом управления разрядного ключа.

Description

ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к автоматике, вычислительной технике, в частности, к электроизмерительной технике.

Известны интеграторы напряжения на основе операционного усилителя (ОУ) с резистором на входе и конденсатором в цепи обратной связи (т.е. интегрирующего ОУ) (см.Гутннков B.C. Интефальная электроника в электроизмерительных устройствах, - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - С.94). Недостатком таких устройств является накопление погрешности в режиме длительного интегрирования из-за наличия входного тока и напряжения смещения используемого О У.

Известны также интеграторы, в которых используются цепи отрицательной обратной связи по постоянному напряжению, с помощью которых устраняется эффект накопления погрешностей от интегрирования входного тока и напряжения смещения ОУ (см.Зыкин Ф.А., Казаков М.К. Интеграторы периодических сигналов / Изв.ВУЗов. Энергетика -1988.№7). Недостатками таких устройств является появление погрещностей интегрирования и увеличение инерционности из-за введения дополнительных обратных связей.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является интегратор периодических напряжений, содержащий интегрирующий О У, вход которого является входом интегратора, и ключ, подключенный параллельно конденсатору интегрирующего ОУ (см. Хоровиц П., Хилл У. Искусство

МПКе0607/186

схемотехники. - М.: Мир, 1983.- Т.1.- С.208), которое принято за прототип.

В таком устройстве погрешность от интегрирования входных токов и напряжения смещения снижается периодическим разрядом конденсатора интегрирующего ОУ с помощью замыкания ключа. Но это приводит к возникновению погрешностей интегрирования в режиме длительного интегрирования, поскольку в интервалы времени замкнутого состояния ключа происходит потеря информации об интегрируемом напряжении.

Сущность предложения состоит в стремления получить технический результат, заключающийся в снижении погрешностей интегрирования периодических напряжений в режиме длительного интегрирования.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном интегрирующем устройстве, содержащем интегрирующий операционный усилитель, вход которого подключен к источнику сигнала, а выход является выходом устройства, причем в обратной связи усилителя включен разрядный ключ, особенность заключается в том, что в него введены дифференцирующий операционный усилитель, вход которого подключен к источнику входного сигнала, компаратор напряжения, вход которого подключен к выходу дифференцирующего операционного усилителя, а выход через последовательно соединенные конденсатор и резистор - к земляной шине, причем точка соединения конденсатора и резистора через диод соединена с входом управления разрядного ключа.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками.

ns

тождественными всем признакам заявленного п|: еАло|} ения, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию новизна.

На чертежах представлено: на фиг.1 изображена схема интегрирующего устройства; на фиг.2 приведены графики напряжений, поясняющие работу устройства.

Интегратор содержит (фиг.1,а): интегрирующий ОУ 1, разрядный ключ 2, дифференцирующий О У 3, компаратор напряжения 4, конденсатор 5, резистор 6, диод 7.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Входное г моническое напряжение и (фиг.2,а) подается вход

интегрирующего ОУ 1 и на вход дифференцирующего ОУ 3. При достижении входным напряжением максимального значения выходное напряжение дифференцирующего ОУ 3 переходит нулевой уровень (фиг.2,6). При этом компаратор напряжения 4 перебрасывается в противоположное состояние (фиг.2,в). Прямоугольные импульсы с выхода компаратора подаются на дифференцирующую С цепь, содержащую конденсатор 5 и резистор 6, которая формирует импульсы малой длительности (по сравнению с периодом входного напряжения), что показано нафиг.2,г. Импульс положительной полярности проходит через диод 7 на вход управления ключа 2. При его воздействии ключ 2 замыкается, осуществляя принудительную фиксацию нулевого уровня интегрирующего ОУ 1. Так как в это время переменное выходное напряжение переходит через нулевую точку (фиг.2,д), то погрешности при этом минимальны. Принудительная фиксация способствует устранению погрешности от интегрирования входных токов и напряжения смещения интегрирующего ОУ и позволяет использовать устройство в режиме длительного интегрирования.

Можно определить погрешность вследствие потери информации в интервалы вреневи при замыкания ключа 2. Для действующего значения напряжения она определяется выражением:

J -LsJ4 Vl.(1)

л ггт4 Т I

Г 4яг V J где AT- длительность замкнутого состояния ключа 2 в интервалы фиксации нулевого уровня; Т- период входного напряжения. Формула (1) определяет погрешность по отношению к действующему значению гармонического напряжения с амплитудой U, равного . По формуле (1) можно определить, что погрешность порядка 0,01% и менее получается при отношении Ar/T: 0,Q2.

Параметры цепи (конденсатор 5 и резистор 6) выбираются также из условия полного устранения пгфазитного напряжения на выходе устройства от интегрирования входных токов и напряжения смещения интегрирующего ОУ.

В качестве компаратора4 целесообразно использовать специальный компаратор в интегральном исполнении.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что устройство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.

Claims (1)

1. Интегрирующее устройство, содержащее интегрирующий операционный усилитель, вход которого подключен к источнику сигнала, а выход является выходом устройства, причем в обратной связи усилителя включен разрядный ключ, отличающееся тем, что в него введены дифференцирующий операционный усилитель, вход которого подключен к источнику входного сигнала, компаратор напряжения, вход которого подключен к выходу дифференцирующего операционного усилителя, а выход через последовательно соединенные конденсатор и резистор - к земляной шине, причем точка соединения конденсатора и резистора через диод соединена с входом управления разрядного ключа.