SU1406607A1

SU1406607A1 - Развертывающий операционный усилитель

Info

Publication number: SU1406607A1
Application number: SU853904624A
Authority: SU
Inventors: Леонид Игнатьевич Цытович; Владимир Алексеевич Дегтярев; Николай Викторович Поваров; Борис Александрович Гендельман
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1985-06-04
Publication date: 1988-06-30

Description

нительного элемента с релейной харак- тернстикор, выход которого через п тый масштабньш резистор подключен к входу интегрирующего усилител , выход которого соединен с входом второго дополнительного элемента с релейной характеристикой, выход которого подключен к второму выводу третьего масштабного ре истора, общие шины

первого и второго дополнительных элементов с релейной характеристикой соединены с общей шиной интегрирую- Diero усилител , а положительна и отрицательна шины питани первого и второго дополнительных элементов с релейной характеристикой соединены с соответствующими ишнами питани интегрирующего усилител .

1

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

Целью изобретени вл етс повышение точности работы.

На фиг. 1 изображена функциональна схема развертывающего операционного усилител ; на фиг. 2 - пример выполнени элемента с релейной характеристикой; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов.

Усилитель содержит первый , второй 2, третий 3 и четверты 4 масшта ные резисторы, интегрирующий усилитель 5, элемент 6 с релейной характеристикой , первьм 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 токоограничи- тельные резисторы, первьй 11, второй 12, третий 13 и четвертый 14 оптроны перва 15 и втора 16 входные клеммы перва 17 и втора 18 выходные клеммы , положительна 9 и отрицательна 20 шины питани и интегрируюп;его усилител , отрицательна 2 и положительна 22 1иины питани элемента с релейной характеристикой, первый 23 и второй 24 дополнительные элементы с релейной характеристикой, п тый масштабный резистор 25, масштабные резисторы 26-28, стабилитрон 29, операционный усилитель 30, вход 31 и выход 32, обща шина элемента с релейной характеристикой.

Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом.

Элемент 6 с релейной характеристикой и первый дoпoлнитeJ ьный элемент 23 с релейной характеристикой выпол- нены с нулевым уровнем порогов срабатывани и неинвертирующей характе- рис-гакой. Второй дополнительный элемент 24 с релейной характеристикой . BFiino.-iHeH с неинвертирующей петлей гистерезиса и с порогами переключени +В. Выходной сигнал элемента 6 с релейной характеристикой, первого 23 и второго 24 дополнительных элементов с релейной характеристикой мен етс дискретно в пределах ±А.

Предположим, что сигнал Yp(t) на выходе элемента 6 с релейной характеристикой в момент времени t О прин л фиксированное отрицательное значение. Это вызывает протекание тока через светодиод первого оптро- на II. Фотодиод первого онтрона 11 открываетс и на вход первого дополнительного элемента с релейной характеристикой 23 подаетс импульс отрицательной пол рности. Этот элемент переходит в состо ние А и выходное напр жение Yj(t) интегрирующего усилител 5 нарастает в положительном направлении. Как только сигнал на выходе интегрирующего усилител 5 достигнет порогового уровн +Е второго дополнительного элемента 24 с релейной характеристикой, на выходе последнего формируетс импульс Yp(t) +А. Третий оптрон 13 переходит в открытое состо ние и на вход элемента 6 с релейной характеристикой подаетс импульс положительной пол рности, вызывающий изменение знака напр же ни на выходных клеммах 17 и 18, Первый оптрон 11 закрываетс , а в открытое состо ние переходит второй оптрон 12, с помощью которого на вход rtepBoro дополнительного элемента 23 с релей 1ой характеристикой

подаетс itMnyjii.c иоложителыкп гкхч р ности, Зтот элемент переходит в состо ние +Л, а В1)1ходной сигНс 1л интегрирующего усилител 5 лине1шо нарастает в отрицательном направлении до момента времени, когда он сравн етс с порогом -В,и второй дополнительный элемент 24 с релейной характристикой переходит в состо ние +Л. Третий оптрон 13 закрываетс , а четвертый оптрон 14 переходит в открытое состо ние. На вход элемента 6 с релейной характеристикой подаетс импульс отрицательного знака. В результате Yp(t) -А и рассмотренный процесс повтор етс . При наличии на входных клеммах 15 и 16 сигнала управлени темп изменени сигнала развертки в один из полупериодов автоколебаний определ етс суммой сигналов , подаваемых на вход интегриру- 5, а в другом полузависит от

разности этих сигналов. В результате посто нна составл юща импульсов на выходных клеммах 17 и 18 достигает величины, пропорциональной уровню входного воздействи .

Модул ционна характеристика раз- вертывающего операционного усилител имеет вид

ющего усилител периоде темп изменени

Т

4 В R75C I - 0

где

нормированна величина порогов переключе1ш иторого дополнительного элемента 24 с релей- 40 пороги ±В этого элемента имеют

НОИ характеристикой; величина сопротивлени п того масштабного резистора 25;

емкость интегрирующего конденсатора интегрирующего усилител 5;

I V - нормированна величина сигнала управлени .

фициепт передачи равен

25

С x/t

К п т.

pjii

;;

(2)

не.чичина сопротивлени перногч г.1лсштабного резистора 1 .

и ч I laK i opoii, вли ющих на р,..,-||.1 устройства, вл етс

нес 1 лГтильпость пороготичх уровней вклк1чени и выключени orrrpoijoH. Эта нестабильность приводит к меиению длительностей полупериодс в автоколебаний, т.е. к недостоверности преобразовани сигнлла управлени . Кроме того, в каждом из полупериодов может формироватьс мгновенна дина0 мическа ошибка.

Предположим, что очередной цикл преобразовани началс в момент времени t, . За врем t,-. формируетс импульс отрицательно пол рности.

5 После, смены знака выходного сигнала происходит изменение направлени раз- вертъшающего преобразовани , и сигнал на выходе интегрирующего усилител 5 нарастает в отрицательном направ0 лении. Если бы за врем Т Q,, выполн лось условие посто нства порога -B-2(t), то полный цикл преобразовани должен был завершитьс в момент времени tj и мгновенна динамическа

5 погрешность тогда соответствовала бы . Однако к моменту времени t, пороговый уровень -Bj(t) может прин ть значение, отличное от того, которое

имело место в момент времени t . В итоге выходной сигнал содержит ошибку , пропорциональную вольт-секундной площади лВ , котора нестационарна во времени и определ етс соотношением частоты автоколебаний и частотным спектром колебаний пороговых уровней B,(t) и ). Введение второго дополнительного элемента 24 с релейной характеристикой в значительной степени уменьшило указанную ошибку, так

более высокую стабильность, чем пороги включени оптронов.

Развертывающий операционный .усилитель характеризуетс высокой помехоустойчивостью . Это качество обеспечиваетс вторым дополнительным элементом 24 с релейной характеристикой, благодар которому третий 13 или четвертый 14 оптроны всегда наход тс во включенном состо нии и вход элемента 6 с релейной характеристикой соединен с одной из шин 21 и 22 питани . Это преп тствует ложным срабатывани м элемента 6 с релейной характеристикой 6.

Повышенна точность работы опреде етс и тем, что модул ционна характеристика не содержит составл юiiuix , характеризую1Ц11Х состо ние первого 1I и второго 12 оптронов. Это обеспечиваетс введенными первым 25 и вторым 24 дополнитель}1ыми элементами с релейной характеристикой, Па

6

раметры первого 11 и второго 12 оптронов также не вли ют на работу усилител , так как амплитуда сигнала превышает пороги Bj(t) и -B4(t) оптронов .

фие.2

6i(t}

Claims

РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий интегрирующий усилитель, первый масштабный резистор, первый вывод которого является первой входной клеммой развертывающего операционного усилителя, первый, второй, третий и четвертый оптроны, второй, третий и четвертый масштабные резисторы, первый входной вывод первого оптрона соединен с вторым входным выводом второго оптрона и с первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого подключен к выходу элемента с релейной характеристикой, второй входной вывод первого оптрона соединен с первым входным выводом второго оптрона и с общей шиной элемента с релейной характеристикой, первый и второй токоограничительные резисторы, первые выводы которых соединены, вторые выводы первого и второго токоограничительных резисторов соединены соответственно с вторым выходным выводом первого оптрона и с первым выходным выводом второго оптрона, второй выходной вывод В'1'орого оптрона подключен к отрицательной шине питания интегрирующего усилителя, первый выходной вывод первого оптрона подключен к положительной шине питания интегрирующего усилителя, первый вывод третьего масштабного резистора соединен с первым входным выводом четвертого оптрона и с вторым входным выводом третьего оптрона_fпервый входной вывод которого и второй входной вывод четвертого оптрона подключены к общей шине интегрирующего усилителя, первый выходной вывод четвертого оптрона и второй выходной вывод третьего оптрона соединены с первым выводом четвертого масштабного резистора, первый выходной вывод третьего оптрона через третий масштабный резистор соединен с положительной шиной питания элемента с релейной характеристикой, второй выходной вывод четвертого оптрона через четвертый токоограничительный резистор соединен с отрицательной шиной питания элемента с релейной характеристикой, к входу которого подключен Второй вывод четвертого масштабного резистора, второй вывод первого масштабного резистора соёдинен с входом интегрирующего усилителя, общая шина которого является второй входной клеммой развертывающего операционного усилителя, первой и второй выходными клеммами которого являются соответственно выход и общая шина элемента с релейной характеристикой, отличающий ся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены первый и второй дополнительные элементы с релейной характеристикой и пятый масштабный резистор, причем первый вывод первого токоограничительного резистора соединен с входом первого дополSLL₍₁₁, 1406607 нительного элемента с релейной характеристикой, выход которого через пятый масштабный резистор подключей к входу интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входом второго дополнительного элемента с релейной характеристикой, выход которого подключен к второму выводу третьего масштабного резистора, общие шины первого и второго дополнительных элементов с релейной характеристикой соединены с общей шиной интегрирующего усилителя, а положительная и отрицательная шины питания первого и второго дополнительных элементов с релейной характеристикой соединены с соответствующими шинами питания интегрирующего усилителя.