SU1206815A1 - Развертывающий операционный усилитель - Google Patents

Description

1

Р1эобретение относитс  к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых машинах .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности работы развертывающего операционного усилител .

На фиг.1 изображена функциональна  схема развертывающего операционного усилител ; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы сигналов.

Устройство содержит (фиг. первый и второй сумматоры 1 и 2,, первый и второй интеграторы. 3 и 4, первый, второй и третий релейные элементы 5-7, пороговый элемент 8, выпр митель 9, фильтр 10 низких частот, ключевой элемент 11, генератор 12 пр моугольных импульсов, вход 13 и выход 14.

Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом.

Первый и второй релейные элемен- ть 5 и 6 имеют симметричные относительно нулевого уровн  пороги переключени  t В и инвертирующую петлю гистерезиса. Выходной сигнал может измен тьс  дискретно в пределах fД .

Третий релейный элемент 7 имеет пороги переключени  Cj. С и гисте- резисную характеристику переключени . Выходной -сигнал третьего релейного элемента 7 принимает значение -Д при выходном сигнале больше порога С г, и нулевое значение при входном сигнале меньше порога С.

Пороговый элемент 8 имеет зону нечувствительности t А и единичный коэффициент передачи.

Выходной сигнал выпр мител  9 имеет положительную пол рность независимо от знака его входного напр жени  .

Генератор 12 пр моугольных импульсов формирует бипол рные импульсы типа меандр с нулевым средним значением.

Каскад, образованный первыми сумматором 1, интегратором 3 и релейным элементом 5, образует автоколебательную систему с частотно-широт- но-импульсной модул цией и представл ет основной канал преобразовани  сигнала.

При отсутствии сигнала управлени  на входе 13 выходной сигнал на выходе первого интегратора 3 имее т форму

068152

симметричной пилы с амплитудой, ограниченной на уровне ± Б порогов переключени  первого релейного элемента 5 (фиг.2,а). Вследствие ра5 венства интервалов времени l:, :(фиг.2а) среднее значение сигнала на выходе 14 равно нулю.

Наличие сигнала на входе-13 влечет за собой изменение производной

O сигнала на выходе первого интегратора 3 ( фиг.251

В интервале времени t выходной сигнал первого интегратора 3 определ етс  разностью сигналов со входа

15 13 и с выхода 14, а в интервале времени скорость изменени  развертки определ етс  суммой этих сигналов.

В результате за врем  Т t,+t посто нна  составл юща  импульсов на

20 выходе 14 достигает величины, пропорциональной уровню сигнала на входе 13.

В режиме автоколебаний полоса равномерного пропускани  частот сос25 тавл ет 7-10 % от частоты его несущих колебаний при нулевом значении сигнала на входе 13.

При воздействии на вход 13 сигнала синхронизирующей помехи xn(t)c амплитудой /АН| |ха|(фиг.2в) развертывающий операционный усилитель из частотно-широтно-импульсной системы преобразуетс  в широтно-импульс- ную, у которой интервал дискретизации выходных импульсов соответствует периоду сигнала помехи, а их скважность определ етс  уровнем сигнала на входе 13.

В дальнейшем полагаем, что пороги

4Q переключени  t первого релейного

элемента 5 равны нулю, а помеха представл ет собой пр моугольные импульсы со средним нулевым значением.

Тогда.при нулевом сигнале на вхо45 де 13 в интервалах времени t , t j (фиг.2г) скорость развертки сигнала на выходе первого интегратора 3 определ етс  суммой сигналов помехи и с 1 ыхода 14, а в интервалах времени

50 зависит от разности этих сигналов . В результате посто нна  составл юща  импульсов на выходе 14 за интервал дискретизации равна нулю.

При наличии сигнала на входе 13 55 развертка смещаетс  вертикально относительно порогов переключени  первого релейного элемента 5, что влечет за собой изменение скважности

30

35

импульсов на его выходе, посто нна  составл юща  которых устанавливаетс  пропорциональной величине сигнала на входе 13.

, Каскад, образованньй вторыми сумматором 2, интегратором 4 и релейным элементом 6, представл ет собой физическую модель с одинаковыми параметрами основного тракта преобразовани , с помощью которой анализируетс  посто нна  времени развертьшаю- щего операционного усилител  в режиме синхронизации помехой. Этот каскад назовем вспомогательным каналом преобразовани .

Зона нечувствительности порогового элемента 8 выбираетс  из услови 

,

что в режиме автоколебаний каскадов обеспечивает нулевой уровень сигналов на выходе третьего релейного элемента 7.

О величине посто нной времени основного канала преобразовани  сигналов при условии полного соответстви  его параметров параметрам вспомогательного канала можно судить по модулю амплитуды сигнала на выходе второго интегратора 4. Как только каналы преобразовани  сигнала вход т в режим синхронизации с сигналом помехи, сигнал на выходе второго интегратора 4 достигает по амплитуде величины, пропорциональной посто нной времени основного канала преобразовани  сигнала.

При этом на выходе порогового элемента 8 формируетс  сигнал, который затем выпр мл етс  с помощью выпр мител  9 (Лиг.2д).

В фильтре 10 низких частот осуществл етс  сглаживание пульсаций

206815

напр жени  (|}1иг.2е) дл  последующег(- его сравнени  с пороговыми уровн ми С, Cj третьего релейного элемента 7 Если уровень сигнала на выходе

5 фильтра низких частот меньше уровн  Cj, то выходной сигнал третьего релейного элемента 7 равен нулю и основной канал преобразовани  сигнала продолжает работать в режиме синхро

10 низации с частотой сигнала помехи. Предположим, что уровень помехи увеличиваетс , а амплитуда сигнала на выходе второго интегратора достш ла определенной величины (фиг.За),

t5 при которой посто нна  времени основного канала преобразовани  сигнала находитс  в опасной дл  системы управлени  зоне.

В зтом случае посто нна  состав20 л юща  на выходе фильтра-10 низких частот (фиг.Зб) превышает величину С 2. порога включени  третьего релейного элемента 7. На выходе последнего по вл етс  сигнал (Лиг.Зг), с

25 помощью которого снимаетс  запрет HP прохождение через ключевой элемент И выходного сигнала генератора 12 пр моугольных импульсов (фиг.Зд. Параметры выходного сигнала гене30 ратора 12 пр моугольных импульсов заведомо выбираютс  таким образом, чтобы при его воздействии на вход первого сумматора 1 основной канал преобразовани  сигнала входил бы в синхронизацию не с сигналом помехи, а с сигналом генератора 12 пр моугольных импульсов, обеспечиваюощм увеличение посто нной времени и ее вывод из опасной дл  системы управлени  зоны.

По сравнению с известным предложенный развертывающий операционный усилитель обладает более высокой точностью.

35

40

J

/

I-X§)- Ж

/

/

/

/

/

fut.2

а

,

Редактор П.Коссей

Составитель О.Отраднов

Техред А.Бойко Корректор С.Шекмар:

Заказ 8716/52 Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственногокомитета СССР

по делам изобретенийи открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушска  н б., д. А/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Puz.3

Claims (1)

1. РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно первый сумматор, первый интегратор, первый релейный элемент, выход которого является выходом развертывающего операционного усилителя, входом которого является первый вход первого сумматора, к второму входу которого подключен выход первого релейного элемента, гене- ратор прямоугольных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены соединенные последовательно второй сумматор, второй интегратор, второй релейный элемент, соединенные последовательно пороговый элемент, выпрямитель, фильтр низких частот, третий релейный элемент, а также ключевой элемент, причем первый вход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, к второму входу которого подключен выход второго релейного элемента, выход второго интегратора соединен с входом порогового элемента, выход генератора прямоугольных импульсов через ключевой элемент подключен к третьему входу первого сумматора, выход третьего релейного элемента соединен с управляющим входом ключевого элемента.

   SU ,1206815

   I 2068 I 5