SU1091178A1 - Развертывающий операционный усилитель - Google Patents

Abstract

РАЗВЕРТЫВАЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегра- , тор, релейный элемент и первый делитель частоты, выход релейного элемента подключен к первому входу сумматора , второй вход которого  вл етс  входом релейного операционного усилител , второй делитель частоты, первый и второй демодул торы, ключ, выход которого  вл етс  выходом релейного операционного усилител , ключевой элемент с зоной нечувствительности , отличающийс  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости , в него введены (, элемент задержки, элемент И-НЕ, дополнительный ключ, первый, второй и .третий дифференцирующие элементы., причем выход первого делител  частоты череэ первый дифференцирующий элемент подключен к входу первого демодул тора, выход второго делител  частоты череэ (второй дифференцирукндий элемент соединен с входом второго демодул тора, выход релейного элемента через фильтр1 подключен к входу первого ключа и входу третьего дифференцирующего элемента , выход которого соед1шен с входом второго делител  частоты, второй (Л вход сумматора подключен к входу ключевого элемента с зоной нечувствительности , выход которого подключен к входу элемента задержки, и 1ходы первого и второго демодул торов соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого череэ дополнительный ключ ;о подключен к управл ющему входу первого ключа, выход элемента эадержки соединен с управл нщим входом дополнительного ключа.

Description

Изобретение относитс  к усилител ным устройствам с шнротно-импульсным преобразованием сигнала и может быт использовано в аналоговых вычислительньк :1аиииах. Известен релейный операционный усилитель, содержащий интегратор, релейньп элемент, сумматор, амплитудный модул тор и дополнительный релейный элемент ij , Однако данный усилитель характеризуетс  низкой помехоустойчивостью . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  релейный операционный уашитель, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор первый релейный элемент, первый усилитель частоты, первый демодул тор и второй релейный элемент, выход которого соединен с управл ющим входом первого переключател , выход которог подключен к первому входу сумматора, выход первого релейного элемента соединен с первым входом первого переключател  и входом третьего релейного элемента, выход которого через соединенные последовательно второй делитель частоты, второй демодул тор и четвертый релейный элемент подключен к управл ющему входу второго пер ключател , выход которого соединен с вторым входом первого переключател и входом ключа, выход которого  вл етс  выходом усилител , первый и второй входы второго переключател  соединены соответственно с выходами первого и третьего релейных элементов И. Известный усилитель также обладае низкой помехоустойчивостью. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости усилител . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в развертыванщий операцион .ный усилитель, содержащий соединенны последовательно сумматор, интегратор , релейный элемент и первый делитель частоты, выход релейного элемента подключен к первому входу сумматора , второй вход которого  вл етс  входом релейного операционного усилител , второй делитель частоты, первый и второй демодул торы, ключ, выход которого  вл етс  вьсходом релейного операционного усилител , ютючевой элемент с зоной нечувствительности , введены фильтр, элемент задержки, элемент И-ПЕ, дополнительHiitfi ключ, первый, второй и третий дифференцирующие элемейты, причем выход первого делител  частоты через первый дифференцирующий элемент подключен к входу первого демодул тора, выход второго делител  частоты через второй дифференцирующий элемент соединен с входом второго демодул тора, выход релейного элемента через фильтр подключен к входу первого ключа и входу третьего дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом второго делител  частоты, второй вход сумматора подключен к входу ютючевого элемента с зоной нечувствительности , выход которого подключен к входу элемента задержки, выходы первого и второго демодул торов соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого через дополнительньп ключ подключен к управл ющему входу первого ключа, выход элемента задержки соединен с управл ющим входом дополнительного ключа. На фиг. 1 изображена фуикциональ-. на  схема развертывакнцего операционного усилител ; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы сигналов, действующих в усилителе. Усилитель содержит сумматор 1, интегратор 2, релейный элемент 3, фильтр 4, первый, второй и третий дифференцируннцие элементы 5, 6 и 7; первый и второй делители 8 и 9 часто ты, первый и второй демодул торы 10 и 11, ключевой элемент 12 с зоной нечувствительности, элемент 13 задержки , элемент И-НЕ 14, ключ 15, дополнительный ключ 16, вход 17 и выход 18. Развертывающий усилитель работает следующим образом. Сумматор 1, интегратор 2 и релейный элемент 3 образуют частотио-широтно-импульсный каскад, работающий в режиме устойчивых автоколебаний, Релейньй элемент 3 имеет симметричные относительно нулевого уровн  пороги переключени . Выходной сигнал релейного элемента 3 не изменен по модулю амплитуды и мен етс  только по знаку в пределах, определ емых напр жением источника питани . При отсутствии сигнала на входе 17 сигнал развертки на выходе интегатора 2 имеет форму симметричной пилы /фиг. 2а), амплитуда которой ограничена величиной порогов переключени  релейного элемента 3. Наличие управл ющего воздействи  на входе 17 приводит к изменению производной ;Выхолного сигнала интег ратора 2 фиг. 2./. В интервале вре мени несовпадени  знаков выходного напр жени  релейного элемента 3 и напр жени  с входа 17 скорость изме нени  выходного сигнала интегратора 2 зависит от разности токов входно и обратной св зи, а в интервале сов падени  знаков напр жений на входе и выходе - от суммы указанных токов В результате посто нна  составл юща  импульсов на выходе релейного элемен та 3 устанавливаетс  пропорциональной амплитуда входного воздействи . Фильтр 4 служит дл  вьщелени  посто нной составл ющей выходного сигнала релейного элемента 3 (фиг. 2в). С помощью первого усилител  8 часто ты выходной сигнал релейного элемента ((Jwr. 2в5 преобразуетс  в импульсы типа меандр со средним нулевым значением (фиг. 2г) и периодом, в 2 раза превышающим период автоколебаний . Первый дифференцирующий элемент 5 имеет бесконечно малый коэффициент передачи дл  сигнала посто нного уровн . Коэффициент передачи практически равен единице дл  переменной составл ющей выходного сигнала перво го делител  8 частоты (фкг. 2д). С помощью первого демодул тора 10 выходной сигнал первого дифференцирующего элемента 5 выпр мл етс  и фильтруетс  (. 2е). Третий дифференцируниций элемент 7 предназначен дл  дифференцировани  пульсаций выходного сигнала фильтра 4 (фиг. 2в, ж), наличие которых свидетельствует о нормальной работоспособности фильтра 4. Таким образом, наличие сигналов логической 1 на выходах первого и второго демодул торов 10 и 11 свидетельствует о нормальной работоспособности основного тракта преобразовани . В этом случае выходной сигнал элемента И-НЕ 14 равен нулю и нагрузка через нормально закрытый контакт ключа 15 соединена с выходом фильтра 4. При неработоспособности автоколебательного каскада сигналы на выходах первого и второго демодул торов 10 и II принимают уровень логического О и под воздействием выходного напр жени  элемента И-НЕ 14 ключ 15 переходит в разомкнутое состо ние , отключа  тем самым выход от цепи нагрузки. Если автоколебательный каскад  вл етс -работоспособным, а фильтр 4 вышел из стро , то сигнал на выходе третьего дифференцирующего элемента 7 равен нулю, что вызывает по вление на выходе второго демодул тора 11 также сигнала логического О. В результате на выходе элемента И-НЕ 14 формируетс  сигнал логической выход 18 отключаетс  от нагрузки несмотр  на работоспособность автоколебательного каскада. К числу основных недостатков известного усилител  относитс  его низка  помехоустойчивость. Так, например , при воздействии на вход низкочастотной помехи автоколебани  в нем прекращаютс , а период следовани  выходных импульсов релейного элемента 3 соответствует периоду сигнала помехи, т.е. устройство синхронизируетс  с частотой внешнего периодического воздействи . Такой режим работы может вызвать периодическое уменьшение выходного сигнала первого и второго демодул торов 10 и 11 до уровн  логического О и отключение работоспособного усилител  от цепи нагрузки™ Кроме того, в пускотормозных режимах работы р да объектов регулировани  на входе регул торов системы управлени  возникают рассогласовани  , амплитуда которых превышает допустимое значение входного сигнала. Это вызывает срыв режима автоколебаний, что влечет за собой разрыв в выходной цепи. Предположим, что (фиг. За) амплитуда сигнала с входа 17 увеличилась скачком до уровн , превышающего величину допустимого входного сигнала. Тогда выходной сигнал интегратора 2 увеличиваетс  по модулю амплитуды, и может достичь зоны насыщени  статической характеристики (. 36). Это влечет за собой резкое увеличение длительности импульса на выходе релейного элемента 3 . Резкое увеличение длительности выходных импульсов релейного элемента 3 вызывает уменьшение уровн  сигнала на выходах первого и второго демодул торов 10 и II (фиг, Зв). При выходном сигнале первого демодул тора 10 равном нулю (4иг, Зв) срабатывает ключ 15 и выход 18 находитс  в разомкнутом состо нии, что может 5 оказатьс  недопусти1 1М с точки зрени  нормальной работоспособности системы управлени  или объекта регулировани .

Дл  устранени  указанного недостат ка введены элемент 13 задержки и до- полнительный ключ 16.

Ключевой элемент 12 имеет зону нечувствительности (фиг. За). Выходной сигнал ключевого элемента 12 имэвт положительный знак независимо от знака сигнала на входе 17. В момент времени фиг. За) на выходах ключевого элемента 12 и элемента 13 задержки по вл етс  сигнал логической 1 (фиг. Зг, д), под воздействием кото- 20 рого дополнительньй ключ 16 раз1 каетс , преп тству  тем самым срабатыванию ключа 15. При уменьшении амп- . литуды сигнала на входе 17 ключевой

элемент I2 с зоной нечувствительност переходит в разомкнутое состо ние и сигнал на его выходе .принимает значение логического О (фиг. Зг)| Однако выходной сигнал элемента 13 задержки продолжает в течение време ни (фиг. Зд) оставатьс  равным логической 1. Длит ельность задержки выбираетс  из расчета времени возникновени  автоколебаний и увеличени  уровн  вькодного сигнала первого и второго демодул торов 10 и 11 (фиг. Зв) до значени  логической 1 При нулевом сигнале на выходе элемента 13 задержки (фиг. Зд) дополнительный ключ 16 переходит в исходное замкнутое состо ние.

Таким образом, предлагаемый развертывающий операционный усилитель обладает более высокой помехоустойчивостью при воздействии на его вход сигналов помех, амплитуда которых превьпиает величину линейного участка его статической характеристики.

В О

В

I 1

Т

S

о

-S

фиг 2

О

6 О

-s

о

/lo.,...f о

О

фиг.З

Claims (1)

1. РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, релейный элемент и первый делитель частоты, выход релейного элемента подключен к первому входу сумматора, второй вход которого является входом релейного операционного усилителя, второй делитель частоты, первый и второй демодуляторы, ключ, выход которого является выходом релейного операционного усилителя, ключевой элемент с зоной нечувствительности, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены фильтр, элемент задержки, элемент И-НЕ, дополнительный ключ, первый, второй и .третий дифференцирующие элементы, причем выход первого делителя частоты через первый дифференцирующий элемент подключен к входу первого демодулятора, выход второго делителя частоты через (второй дифференцирующий элемент соединен с входом второго демодулятора, выход релейного элемента через фильтр подключен к входу первого ключа и входу третьего дифференцирующего элемента, выход которого соединен с вхо- § дом второго делителя частоты, второй вход сумматора подключен к входу ключевого элемента с зоной нечувствительности, выход которого подключен к входу элемента задержки, выходы первого и второго демодуляторов соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого через дополнительный ключ подключен к управляющему входу первого ключа, выход элемента задержки соединен с управляющим входом дополнительного ключа.