SU1115067A1 - Интегрозадающее устройство - Google Patents

Abstract

ИНТЕГРОЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый операционный усилитель , к инвертирующему входу которого подключены перва  обкладка интегрирующего конденсатора и первый вывод первого масштабного резистора, второй масштабный резистор, первый вьтоп которого подключен к второй обкладке интегрирующего ковденсатора и к выходу устройства, второй операционный усилитель и третий и четвертый масштабные резисторы, отличающеес  тем, что. с целью повьш1ени  стабильности и расширени  диапазона регулировани  времени интегрировани , втора  обкладка интегрирующего конденсатора подключена к выходам первого и второго операционных усилителей соответственно через третий и четвертый масштабные резисторы, второй вьтод второго масштабного резистора соединен с входом устройства, инвертирующий вход втог рого операционного усилител  подключен к первому выводу первого Масштабkn ного резистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала , а неинвертирукмцие входы первого и второго операционных усилителей подключены к разнопол рным источникам , напр жени  смещени . СП О Од

Description

1

Изобретение относитс  к аналоговым вычислительным машинам и может быть использовано в качестве командного -устройства в автоматизированных электроприводах.

Известно интегрозадающее устройст во, в которое вход т два усилител  посто нного тока, первый из них охва чен нелинейной обратной св зью с узлом отсечки, а второй имеет парафазный выход и охвачен гибкой обратной св зью С11.

Однако это устройство сложное, характеризуетс  неустойчивой величиной выходного напр жени , но основной недостаток - зависимость времени отработки задани  от величины входного напр жени .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  интегрозадающее устройство, содержащее два усилител  посто нного тока , неинвертирующий вход первого из них через первый резистор соединен с входом устройства, а в цепи обратной св зи второго усилител  включен конденсатор. Выход второго усилите .л   вл етс  выходом устройства, инвертирующий вход подключен к первому выводу второго резистора и через третий резистор соединен с входом устройства, выход усилител  через четвертый резистор подключен к неинвертирующему входу первого усилител . Выход первого усилител  через разделительный диод соединен с вторым выводом второго резистора, Инвертирующий вход первого усилител  и неинвертирующий вход второго усилите л  св заны с шиной нулевого потен1щала 23,

Недостатком известного устройства  вл етс  непосто нство величины выходного напр жени  в статическом режиме ,, так как первый усилитель, периодически переключа сь, ставит второй усилитель в режим непрерывного интегрировани .

На выходе устройства по вл етс  плавно измен емое напр жение с огибающей , близкой к треугольной форме. Кроме того, длительность интегрировани  зависит от величины входного напр жени  и не обеспечиваетс  независима  регулировка скорости нарастани  анода выходного напр жени .

Цель изобретени  - повышение стабильности и расширение диапазона регулировани  времени интегрировани 

150672

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в интегрозадающем устройстве, содержащем первый операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены перва  обкладка интегрирующего конденсатора и первьй вывод первого масштабного резистора, второй масштабньй резистор, первый вывод которого подключен к второй обQ кладке интегрирующего конденсатора и к выходу устройства, второй операционный усилитель и третий и четвертый масштабные резисторы, втора  обкладка интегрирующего конденсатора подключена к выходам первого и второго операционных усилителей соотответственно через третий и четвертый масштабные резисторы, второй вьшод второго Масштабного резистора соединен с входом устройства, инвертирующий вход второго операционного усилител  подключен к первому выводу первого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, а неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены к разнопол рным источникам напр жени  смещени  .

На фиг. 1 представлена схема интегрозадающего устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит два операционных усилител  1 и 2, два

5 разнопол рньк источника 3 и 4 напр жени  смещени , интегрирующий конденсатор 5, первый масштабньй резистор 6, третий 7 и четвертый 8 масштабные резисторы, второй масштаб0 ный резистор 9.

Неинвертирующие входы операционных усилителей 1 и 2 соединены соответственно с.первым 3 и вторым 4 разнопол рными источниками напр же5 ни  смещени .

Инвертирующие входы операционных усилителей сединены с первой обкладкой интегрирующего конденсатора 5 и первым выводом масштабного резисто0 ра 6. Второй вывод резистора 6 соединен с шиной нулевого потенциала. К выходу операционного усилител  1 подключен масштабный резистор 7, а

к выходу операционного усилител  2 5 масштабный резистор 8.

Втора  обкладка интегрируницего конденсатора 5 и вторые вьшоды масштабных резисторов 7 и 8 и резистоpa 9  вл ютс  выходом устройства. Второй вывод резистора 9  вл етс  входом устройства.

На фиг. 2 прин ты следующие обозначени :

Uo.,, - входное напр жение устройстоХ

ва;

и, - выходное напр жение усилител  1; и, - выходное напр жение усилител  2;

вых выходное напр жение устройства;

t -.текущее врем .

Устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии усилитель 1 насыщен, например, положительным потенциалом от источника 3 напр жени  смещени , усилитель 2 - отридательным потенциалом от источника напр жени  смещени  (фиг. 1). Оба усилител  наход тс  в режиме насыщени , на выходе усилител  1 присутствует напр жение со знаком +,на выходе усилител  2 - со знаком -. Предположим, что абсолютные величины этих напр жений равны между собой и примем

где . - сопротивление резистора 7;

Rg - сопротивление резистора 8. Следовательно, потенциал средней точки б будет нулевьм.

Поскольку одна обкладка интегрирующего конденсатора 5 присоединена через резистор 6 к шине нулевого потенциала, напр жение на конденсаторе 5 равно нулю. Это состо ние устройства показано на участке времени О - t (фиг. 2). При подаче на вход устройства в момент времени t, сигнала положительной пол рности, потенциал трчки if измен етс  и прикладываетс  через конденсатор 5 к точке а - инвертирующим входам усилителей 1 и 2.

Напр жение U, на выходе усилител  1 скачком уменьщаетс  и - компенсирует увеличение потенциала точки сГ. Состо ние усилител  2 не измен етс , так как пол рность сигнала на его инвертирующем входе совпадает с пол рностыо насыщени .

Зависимость изменени  напр жени  на конденсаторе 5 от времени и протекающего через него тока вьфажаетс  формулой

,(2)

где Uc - напр жение на конденсаторе; i - ток, протекаюпщй через конденсатор;

С - емкость конденсатора. Ток зар да конденсатора равен . и

(3)

где и - напр жение на инвертирующем

входе усилител ;

Re - входное сопротивление усилител .

Ме вду входами идеального усилител  напр жение управлени  равно нулю (из-за бесконечно большого коэффициента , усилени ). Следовательно

.(4)

где EJ - ЭДС источника 3 напр жени 

смещени .

Подставив (3) и (4) в (2), получим

(5)

(6)

Посто нный член определ ет начальное условие интегрировани , в нашем случае .

Так как одна обкладка конденсатора 5 соединена с выходом устройства, а друга  находитс  под потенциалом нулевой щины (напр жение управлени  равно нулю, а напр жение источника смещени  из-за бесконечно большого коэффициента усилени  весьма мало), мЬжем написать

и, Ц,

(7)

t. Тогда выражение (6) можем переписать

J-tt

и„

(8)

6bi -сГИз этого вьфажени  следует, что выходное напр жение измен етс  по линейному закону, а врем  интегрировани  t не зависит от вхсздного напр жени  Ug , а определ етс  величиной ЭДС источ1шка смещени  и параметрам элементов схемы.

В момент времени tg, когда конденсатор зар дитс  до напр жени 

,(9)

К - коэффициент передачи, усилитель 1 переходит из активной области в область насыщени , т.е. 5 в первоначальное состо ние. Процесс интегрировани  прекращаетс . Выражение (9) с учетом (7) запишетс  Дл  анализа схемы в статическом режиме примем, что в области насыще ни  падение напр жени  на открытых выходных каскадах усилител  равно нулю. Тогда коэффициент передачи запищетс  -5z. ()+R7- RJ с учетом допущени  (1) выражение примет вид -2R. Выражение (10) перепищетс  с уче том (12) Следовательно, выходное напр жение пропорционально входному, а стабильность устройства определ етс только пассивными элементами схемы R., КдИ Rq, которые при соответствующем выборе практически погрешность не внос т. При подаче на вход устройства в момент времени tj отрицательного напр жени  состо ние усилител  1 не .измен етс , а усилитель 2 переходит в активную область работы. Выходное напр жение его U скачком увеличиваетс  и измен етс  таки образом, чтобы на выходе устройства генерировалс  линейно спадающий сиг нал. Все изложенное остаетс  в силе только во врем  интегрировани , в этом случае устанавливаетс  ЭДС источника 4 смещени . Б момент t усилитель 2 переходи в область насыщени , т.е. в первоначальное состо ние. Процесс интегр ровани  прекращаетс . Вькодное напр жение определ етс  выражением (1 Устанавлива  различные напр жени смещени  на неинвертирующих входах усилителей, можно измен ть в широко диапазоне врем  интегрировани  раздельно при увеличении и уменьшении входного напр жени , причем этот 7 диапазон ограничиваетс  только внут-i ренними параметрами усилителей, например дрейф нул  усилител  ограничивает верхний предел интегрировани . Пол рность входного сигнала не вли ет на работоспособность устройства , так как выходное напр жение измен етс  симметрично в обеих пол рност х относительно шины нулевого потенциала в соответствии с входным сигналом . Все это значительно расшир ет функциональные возможности устройства . Из анализа работы вытекает следующее . Усилители участвуют в формировании выходного напр жени  только в динамическом режиме, т.е. в режиме интегрировани . После окончани  процесса интегрировани  усилители переход т область насыщени  и не участвуют в работе, т.е. в формировании выходного сигнала. Следовательно , стабильность работы устройства определ етс  только пассивными элементами схемы и равна обычному резистивному делителю напр жени , а стабильность последнего при применеНИИ прецизионных элементов весьма высока и приближаетс  к идеа льному. Предлагаемое устройство может быть применено в автоматизированных электроприводах химико-фотографической промьшшенности в качестве источника управл ющего напр жени . Здесь особенно актуальна задача повьщ1ени  точности работы привода, котора  в конечном счете определ ет качество выпускаемьЬс пленок. Применение интегрозадающего устройства в качестве командного блока в регулируемом тиристорном приводе делительно-упаковочного автомата АДУ-35 позвол ет исключить задатчик механического типа, требующий регул рного технического обслуживани  в процессе работы. . За счет исключени  этого времени на обслуживание и оптимального подбора времени интегрировани  при разгоне и торможении привода повьшиетс  производительность автомата на 10%.

Claims (1)

1. ИНТЕГРОЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены первая обкладка интегрирующего конденсатора и первый вывод первого масштабного резистора, второй масштабный резистор, первый вывод которого подключен к второй обкладке интегрирующего конденсатора и к выходу устройства, второй операционный усилитель и третий и четвертый масштабные резисторы, отличающееся тем. что. с целью повышения стабильности и расширения диапазона регулирования времени интегрирования. вторая обкладка интегрирующего конденсатора подключена к выходам первого и второго операционных усилителей соответственно через третий и четвертый масштабные резисторы, второй вывод второго масштабного резистора соединен с входом устройства, инвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к первому выводу первого Масштабного резистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, а неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены к разнополярным источникам. напряжения смещения.

   Фаъ. f