SU1145350A1 - Развертывающий операционный усилитель с непрерывным контролем - Google Patents

Abstract

РАЗВЕРТЫВАЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С НЕПРЕРЫВНЫМ КОНТРОЛЕМ, содержащий соединенные последовательно первый сумматор, интегратор, релейный элемент, выход которого подключен к первому входу первого сум- матора, второй вход которого  вл етс  входом операционного усилител , соединенные последовательно первый делитель частоты, первый пропйрцнонально-дифференцирующий блок, первый выпр митель, выход которого подключен к первому входу элемента И, соединенные последовательно второй делитель частоты, второй пропорционально-дифференцирующий блок, второй выпр митель, выход которого подключен к второму входу элемента И, выход которого соединен с управл ющим входом ключа, выход которого  вл етс  выходом операционного усилител , третий пропорционально-дифференцирующий блок, второй сумматор, первый вход которого  вл етс  дополнительным входом операционного усилител , отличающийс  тем, что, с целью повьипени  быстродействи  диагностировани , в него введены ключевой элемент с зоной нечувствительности, третий вьтр митель , соединенные последовательно дополнительный интегратор и дополнительньй релейный элемент, причем выход дополнительного релейного элемента подключен к второму входу (Л С второго сумматора, выход интегратора соединен с входом ключевого элемента с зоной нечувствительности, г выход которого подключен к входу третьего выпр мител , выход которого соединен с третьим входом второго сумматора, выход дополнитель4 СП ного релейного элемента через третий пропорционально-дифференцирующий СО блок подключен к входу второго делиел тел  частоты и к дополнительному входу релейного элемента, выход которого соединен с входом первого делител  частоты и с входом ключа.

Description

I1 Изобретение относитс  к усиЛйтельным устройствам с широтно-импульскым преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, Известен развертьшающий операциои ный усилитель, содержащий сумматор интегратор релейный элемент fl, Однако указанное устройство обладает низкой надежностью работы(всле ствие невозможности определить неисправность во врем  работы) . Наиболее близким к предложенному  вл етс  развертывающий операционный усилитель с непрерывным контролем , вход щий в состав множительного устройства, которое содержит соединенные последовате.пьно первый сумматор , интегратор, релейный э.пемегт амплитудный модул торj ключ, выход которого /1вл етс  выходом устройства , выход релейного элемента подключен к первому входу первого сумматора , второй вход которого  вл етс  входом первого сигнала сог 5ножител , выход амплитудного модул тора через соединенные последовательно первьш делитель частоты, первый пророртдко™ нально-дифференцирующий блок и первый выпр митель подключен к первому входу элемента И, выход которого сое динен с управл ющшп входом ключа, выход релейного элемента через соединенные последовательно элемент НЕ второй пропорционально-дифферекцирующий блок, второй делитель частоты , третий пропорционально-дифференцирующий блок и второй выпр митель подключен к , второму входу элемента И выход второго пропордаонально-дифференцирующего блока подключен к перв му входу второго c TviMaTopa, второй вход которого  вл етс  входом второ то сигнала-сомножител J выход второго сумматора соединен с вторым входо амплитудного модул тора .2J, . Недостаток данного устройства обусловлен невысоким быстродействие . диагностировани . Цель изобретени  - повьБиение быст родействи  диагностировани  Дл  достижени  цели в известньш развертывающий операцконньй усилитель с непрерывным контролем, содержащий соединенные последовательно первый сумматор, интегратор, релейный элемент5 выход которого подклзонен к первому входу первого суммато 50 pHj второй вход которог(5  вл етс  входом операционного усилител , соединенные последовательно первый делитель частоты, первый пропорционатшио-дифференцирующий блок, первый выпр митель, выход которого подклю .ен к первому входу элемента И, Соединенные последовательно второй делитель частоты второй пропорционально-дифференцирующий блок, второй выпр мительэ выход которого подключен к второму входу элемента И, выход которого соединен с управл ю1ЩИМ входом ключа., выход которого  вл етс  выходом операционного усилител , третий: пропориионально-дифференцирующий блок,, второй сумматор3 первый вход которого  вл етс  дополиительньву входом опсарационного усилиTGJ-IS , введены ключевой элемент с зоной нечувств тельности,, третий выпр митель -. соединегп1Ь е последовательно дополиктельньм интегратор и дополнительный релейный элемент причем выход дополнительного релейного элемента подключенк второму входу второго сумматора,, выход интегратора ссе,р, с входом ключевого элемента с зоной не .гувствительности. выход ко-г Торого гюдклй чеи к вхо,цу третьего выпркмите,п,ч:; которого соедкнеп с третьам входом второго c vLMaтора , вьгход дополните,пьного репейного э,пемеита через третий ,пропорцио- . калько-дифференцируюжий блок подключен к входу второго делител  ас1оты и дополнительному входу релайного элементаJ выход которого соединен с входом первого делител  частоты к входом ключа. На фиг, 1 изображена функциональна  схема предложенного развертывающего операционного усилител  с Непрерывным контролем; на фиг, временные диаграммы сигналов. ьхема вю:иочает первьм сут-шатор интегратор 2, релейный элемент 3} ключевой элемент 4 с зоной нечзшстBviTejTbHocTH , первый и второй делители5 и 5 частоты, второй сутП- атор 7,, первыйу второй и третий пропорционально-дифференцирующие блоки 8„9 и 10, первый, второй и третий выпр мители 11, 12 и 13, дополнительный интегратор 14 дополнительны -,/елейныйэлемент 15, элемент И 16s ключ 17, вход 18, дополнительньй вход 19 и выход 20е

31

Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом.

Первый сумматор 1, интегратор 2 и релейный элемент 3 образуют основной автоколебательный каскад с широтно частотно-импульсной модул цией.

Релейный элемент 3 имеет симметричные относительно Яу.п:евого уровн  порога переключени  ±В, Его выходной сигнал неизменен по модул  амплитуды и мен етс  только по знаку в пределах , определ емых напр жением источника питани ,

При .нулевом значении сигнала управлени  с входа 18 (фиг. 25) выходной сигнал интегратора 2 (фиг,la) имеет форму симметричной относительно нулевогоуровн  пилы, а посто нна  составл юща  сигнала на выходе релейного элемента 3 (фиг., 2ч) за период автоколебаний Т равна нулю,

Наличие сигнала управлени  (фиг, 2б) влечет за собой увеличе-- ние периода автоколебаний и измёне ,кие скважности импульсов на выходе релейного элемента 3 (фиг, 2«), при этом за период автоколебакх-й посто  ма  составл юща  имаульсов устакавливаетс  пропорциональной уровню входного сигнала о

Диагностирование работоспособности основного автоколебательного каскада производитс  с помощы-о первого делител  5 частоты, первого пропорционально-дифференцирующего блока 8 и первого выпр мител  11,

Первый делитель 5 частоты преобразует выходной сигнал релейного элемента 3 (фи1. 2 а) в импульсы типа Меандр со средним нулевым значениен (фиг, 2&),

Первьй пропорционально-дифференцирующий блок 8 передает DejpeMeHную составл ющую сигнала (фиг,. 2в) на вход первого выпр мител  11 с минимальными искажени ми (фиг 2 г) .

В блоке 8 импульсы выпр мл ютс  (фиг, 2г) и фильтруютс  (фиг, 23),

Таким образом формируетс  сигнал логической 1, свидетельствующий о нормальной, работоспособности основного автоколебатель.ного каскада.

Второй делитель б частоты, второй пропорционально-циф(})еренцирующий блок 9 и второй выпр митель 12 служат дл  диагностировани  трактаj выполн ющего о функцию синхронизации

53504

и состо щегс- из ключевого элемента 4 с зоной пет.увствительности,, третьего выпр мител  13, второго сумматора 7, дополнительного интеграто- с ра 14, дополнительного релейного элемента 15 и третьего пропорционально-дифференцирующего блока. 10,

Ключевой элемент 4 имеет зону нечувствительности ±С, котора  правы-.

ig шает зону неоднозначности ±В релей-ного элемента 3, Поэтому, когда сигнал на выходе интегратора 2 имеет амплитуду, не превышающую уровень .1C5 выходное напр жение ключевого

5 элемента 4 с зоной нечувствительности и третьего выпр мител  13 равно нулю,

Каскад, состо щий из второго сумматора 7, дополнительного интегра2Q тора 14 и дополнительного релейного элемента 15, представл ет собой дополнительный каскад с автоколебани- ем с частотно-широтно-импульсной модул цией ,

25 С помощью источника опорного напр жени , . подключаемого к дополнительному входу 19, устанавливаетс  скважность выходных импульсов дополнительного релейного элемента 15,

„ отлична  от величины 0,5 (фиг. 2.е), причем t -сТ. При этом частота 1/Т автоколебаний должна выбиратьс  выше частоты следовани  импульсов на выходе .релейного элемента 3.

С помощью третьего пропорциональ но-дифференцирующего блока 10 осуществл етс  формирование импульсов малой длительности (фиг. 2), возни;кающнх синхронно с моментами времени переключени  дополнительного релейного элемента 15 (фиг. 2е).

. Наличие сигналов логическа  1 на вьпходах первого и второго выпр мителей 11 и 12 обеспечивает нулевой

уровень напр жени  на выходе элемента И 16 типа 2И-НЕ (фиг. 2л).

С целью повьшени  быстродействи  диагностировани  работоспособности каналов преобразовани  сигнала управлени  выход третьего пропорционально-дифференцирующего блока 10 подключен к дополнительному входу 21 релейного элемента 3.

Рассмотрим диаграммы сигналов на фиг. 3j полага , что принудительное переключение релейного элемента 3 происходит при наличии на его дополнительном входе импульса, пол рSII ность которого совпадает с поп риостью сигнала на выходе релейного элемента 3. При выбранной частоте автоколебаний (полосе пропускани )и отсутствии сигнала синхронизации на дополнитель ном входе релейного элемента 3 траектори  движени  развертки на выходе интегратора 2 соответствовала бы циклам t и t сигнала, изображенного на фиг, 3« пунктирной линией. Однако в момент времени t-, на дополнительный вход релейного элемен-та 3 поступает импульс с выхода третьего пропсрционально-дифференцирующего блока Ю (фиг, 3) которьй приводит к принудительному переключению релейного элемента 3 (фиг.3с()о Это вызывает.изменение знака сигнала на его выходе и смену направлени  развертывающего преобразовани  В результате ци1ШЫ t « t tl (фиг. За), так как частота автоколебаний дополнительного каскада намного превышает частоту следовани  имг пульсов на выходе релейного элемента 3. Последующие переключени  релейного элемента 3 происход т в моменты времени t , t , t () что приводит к уменьшению амплитуды сигнала развертки н.а выходе интегратора 2 и росту частоты импульсов на выходе релейного элемента 3, Предположим, что в момент времени ta пол рность сигналв на входе 18 , изменилась на противоположную (фиг, Зб). Тогда, начина  с момента времени tj (фиг, 35), релейный элемент 3 переключаетс  импульсами положительной пол рности (моменты времени tg-tg). Поэтому траектори  выходного сигнала интегратора 2 (фиг, Зе() пролегает вблизи положительно пброга переключени  + В релейного элемента 3. В результате частота импульсов на выходе релейного элемента 3 возрастает без изменени  посто нной времени Т интегратора 2 и зоны неоднозначности ± В релейного элемента . 3 о Это способствует сохранению требуемой степени помехоустойчивости , котора  определ етс  параметрами Т и В, а также позвол ет уменьшить посто нную времени первого пропорционально-дифференцирующего блока 8, Последнее оказываетс  возможным благодар  увеличению частоты импульсов на выходе первого делител  5 частоты (фиг. 3 г) . Таким образом, обеспечение синхронирующего сигнала позвол ет увеличить быстродействие диагностировани  за счет уменьшени  посто нной времени первого пропорционально-дифференцирующего блока 8 и сохранить неизменной помехоустойчивость,. Таким образом, несмотр  на факт принудительного переключени  релейного элемента З посто нна  составл юща  era выходных импульсов сохран ечс  неизменной и пропорциональной .величине сигнала управлени . Предположит , что в момент времени t (фиг. 4с() основной автоколебател : ньй каскад оказалс  неработоспособным . Тогда независимо от пр1-гчин неработоспособности выходной сигнал интегратора 2 увеличт-ваетс з стрем сь достигнуть зоны нас-ьщени , В момент времени t (фиг, Aci) на выходе ключевого элемента 4 с зоной нечувствительности по вл етс  им пульс напр жени  (фиг„ 4i)j которьй выпр мл етс  (фй.г. 4с):. Амплитуда. сигнала на вькоде кнтегра :Ор.а 2 выбираетс  такой, чтобы при его воздействии на вход второго суъматора 7 в дополнительном автоколйбате. ьном каскаде произошел бы срыв режима автоколебаний. Учитыва р что релейные элементы 3 и, 15 переход т в статическое состо ние , сигналы на выходе делителей , 5 и б -частоты таклсе фиксирз ютс  по уровню (фиг, 45). Это влечет за собой по вление на выходах первого и второго выпр мите.пей 11 и 12 сигнала логический О В результате на выходе элемента И 16 формируетс  сигнал лог.ическа  1, под действием, которого ключ 17 размыкаетс . Предполож -1м,, что неисправность возникает в тракте формировани  сигнала синхронизации„ В этом случае сигнал на выходе третьего пропорциональко-дифференцирую 1его блока 10 равен нулю5 второй делитель 6 частоты переходит з статическое состо ние, а вьпсодное напр жение второго пропорциональнодифференцирующего блока ,9 и второго выпр мител  9 меньшайтс  до нул , Это влечет за собой форгугирование на выходе элемента И 16 сигкэла логическа  1 и отключение выхода релейного элемента 3 от выхода 20. Таким образом, практически люба  неисправность влечет за собой отключение релейного элемента 3 от выхода 20. По сравнению с устройствомпрототипом в предложенном развертывающем операционном усилителе обеспечиваетс  быстродействующее диагностирование неисправности .

W

Г7

Claims (1)

1. РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С НЕПРЕРЫВНЫМ КОНТРОЛЕМ, _t содержащий соединенные последователь- но первый сумматор, интегратор, релейный элемент, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого является входом операционного усилителя, соединенные последовательно первый делитель частоты, первый пропйрционально-дифференцирующий блок, первый выпрямитель, выход которого подключен к первому входу элемента И, соединенные последовательно второй делитель частоты, второй пропорционально-дифференцирующий блок, второй’ выпрямитель, выход которого подключен к второму входу элемента И, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход которого является выходом операционного усилителя, третий пропорционально-дифференцирующий блок, второй сумматор, первый вход которого является дополнительным входом операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повьппения быстродействия диагностирования, в него введены ключевой элемент с зоной нечувствительности, третий выпрямитель, соединенные последовательно дополнительный интегратор и дополнительный релейный элемент, причем выход дополнительного релейного элемента подключен к второму входу '· второго сумматора, выход интегратора соединен с входом ключевого элемента с зоной нечувствительности, выход которого подключен к входу третьего выпрямителя, выход которое го соединен с третьим входом второго сумматора, выход дополнительного релейного элемента через третий пропорционально-дифференцирующий блок подключен к входу второго делителя частоты и к дополнительному входу релейного элемента, выход ко- j торого соединен с входом первого де- ; лителя частоты и с входом ключа.

   SU_ ,1145350

   1 145350