SU811284A1

SU811284A1 - Integrator

Info

Publication number: SU811284A1
Application number: SU792728513A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Коровин
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюропо Приборостроению (Скбприбор)
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1981-03-07

Description

(54) ИНТЕГРАТОР(54) INTEGRATOR

Изобретение относитс к вычислите.дьной технике, а именно к аналоговым устройствам дл выполнени вычислительной операции интегрировани .This invention relates to a computational technique, namely, analog devices for performing a computational integration operation.

Известны интеграторы с одним заземленным конденсатором, содержащие RCцепь с заземленным конденсатором, обща точка которой подключена к неинвертирующе .му усилителю, подключенному своим выходом к выходной клемме интегратораIntegrators with one grounded capacitor are known, containing an RC circuit with a grounded capacitor, the common point of which is connected to a non-inverting amplifier, which is connected by its output to the integrator's output terminal.

1, 2.12.

Недостатком известных интеграторов вл етс невозможность работы от высокоомного симметричного относительно земли источника входного сигнала. Дл осуществлени такой возможности потребовалось бы включать на его входе дополнительные согласующие устройства типа измерительных усилителей, что усложн ет устройство в целом; малые функциональные возможHocTii этих интеграторов обусловлены наличием только одного несимметричного относительно земли входа, в св зи с чем каждый из них может быть только инвертирующим или только неинвертирующим.A disadvantage of the known integrators is the impossibility of operating from a high-impedance source of the input signal that is symmetric about the earth. In order to realize this possibility, it would be necessary to include additional matching devices at the input, such as measuring amplifiers, which complicates the device as a whole; the small functional possibilities of these integrators are due to the presence of only one asymmetric ground input, and therefore each of them can only be inverting or only non-inverting.

Наиболее близким к предлагаемому техническому рещению вл етс интегратор с одним заземленным конденсатором, содержащий иооследовательную КС-цепочку с заземленным конденсатором, к входу которой подключен выход основного операционного усилител , а к выходу - вход повторител напр жени ; первый резистивный усилитель , подключенный первым крайним выводом к выходу основного операционного усилител , а средним выводом к его инвертирующему входу; второй резистивный делитель , подключенный первым выводом к выходу повторител напр жени 3. Этот известный интегратор (прототип) имеет те же обусловленные наличием несимметричного относительно земли входа недостатки, т. с. невозможность работы от симметричного относительно земли, в особенности вы-, сокоомного, источника входного сигнала.Closest to the proposed technical solution is an integrator with one grounded capacitor, which contains a sequential KS chain with a grounded capacitor, to the input of which the output of the main operational amplifier is connected, and to the output - the voltage follower input; the first resistive amplifier, connected by the first extreme output to the output of the main operational amplifier, and the middle output to its inverting input; the second resistive divider connected by the first output to the output of the voltage follower 3. This well-known integrator (prototype) has the same drawbacks caused by the presence of an asymmetric ground-ground input, i.e. impossibility of operation from a symmetric with respect to the earth, in particular, a high, small source of the input signal.

Целью изобретени вл етс расщире-; ние динамического диапазона входных сигналов .The aim of the invention is to expand; the dynamic range of the input signals.

Достигаетс это тем, что интегратор, содержащий интегрирующую RC-цепь, включеиную между выходом основного операционного усилител и щиной нулевого потенциала , повторитель напр жени , вход которого подключен к общему выводу конденсатора и резистора интегрирующей RC-ueпи , первый резистивный делитель, один из крайних выводов которого подключен к выходу основного операционного усилител ,а средний вывод соединен с инвертирующим входом основного операционного усилител ,This is achieved by integrating an integrating RC circuit, including between the output of the main operational amplifier and a zero potential, a voltage follower, whose input is connected to the common output of a capacitor and an integrating RC-uepi resistor, the first resistive divider, one of the extreme terminals which is connected to the output of the main operational amplifier, and the middle output is connected to the inverting input of the main operational amplifier,

содержит дополнительный операционный усилитель и второй резистивный делитель, включенный последовательно с первым резистивным делителем, причем общий вывод первого и второго резистивных делителей подключен к выходу дополнительного операционного усилител , инвертирующий вход которого соединен с средним выводом второго резистивного делител , второй вывод которого подключен к выходу повторител напр жени , а неинвертирующие входы операциоппых усилителей вл ютс входными щипами интегратора.contains an additional operational amplifier and a second resistive divider connected in series with the first resistive divider, the common output of the first and second resistive dividers connected to the output of the additional operational amplifier, the inverting input of which is connected to the middle output of the second resistive divider, the second output of which is connected to the output of the repeater The inputs and non-inverting inputs of operational amplifiers are the integrator input pins.

На чертеже приведена электрическа принципиальна схема интегратора.The drawing shows an electrical schematic diagram of an integrator.

Интегратор содержит интегрирующую RC-цепь на резисторе / и заземленном конденсаторе 2, к входу которой подключен выход основного операционного усилител 3, & к. выходу - вход повторител напр жени 4 на операционном усилителе, первый резистивный делитель на резисторах 5, 6, подключенный первым крайним выводом 7 к выходу основного операционного усилител 3, а средним выводом 8 - к его инвертирующему входу; второй резистивный делитель на резисторах 9, 10, подключенный первым выводом 11 к выходу повторител напр жени 4, дополнительный операционный усилитель 12, инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу 13 второго резистивного делител , а выход - к вторым крайним выводам 14, 15 соответственно первого и второго резистивных делителей , при этом неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с соответствующими входными шинами J6, 17, а выход повторител напр жени - с выходной клеммой 18. Конденсатор 2 заземлен через клемму 19. Дополнительный операциониый усилитель 12, операционный усилитель 3 и резисторы 5, 6, 9, 10 образуют измерительный усилитель с высоким входным сопротивлением, клеммы 16, 17 которого вл ютс соответственно :неинвертирующим и инвертирующим входами.The integrator contains an integrating RC circuit on a resistor / and a grounded capacitor 2, to the input of which is connected the output of the main operational amplifier 3, & K. output - input of voltage follower 4 on the operational amplifier, first resistive divider on resistors 5, 6, connected by the first extreme terminal 7 to the output of the main operational amplifier 3, and middle terminal 8 to its inverting input; The second resistive divider resistors 9, 10, connected by the first output 11 to the output of the voltage follower 4, additional operational amplifier 12, the inverting input of which is connected to the middle output 13 of the second resistive divider, and the output to the second extreme outputs 14, 15 of the first and the second resistive dividers, while the non-inverting inputs of the operational amplifiers are connected to the corresponding input buses J6, 17, and the output of the voltage follower is connected to the output terminal 18. The capacitor 2 is grounded through terminal 19. Additional The additional operational amplifier 12, the operational amplifier 3, and the resistors 5, 6, 9, 10 form a measuring amplifier with a high input resistance, the terminals 16, 17 of which are respectively: non-inverting and inverting inputs.

Иитегратор работает следующим образом .Iitegrator works as follows.

Сопротивлени резисторов 5, 6, 9 и 10 равны. Измерительный усилитель усиливает с коэффициентом 2 напр жение входного сигнала от симметричного относительно земли высокоомного источника, при этом синфазное напр жение на входных клеммах, равное полусумме потенциалов входных щин 16, 17 относительно земли, подавл етс . Выходное напр жение измерительного усилител , вл ющеес разностью потенциалов между точками 7, 11, приложено благодар эквипотенциальности входа и выхода повторител напр жени 4 также и к резистору / RC-цепи. Под действием приложенного к резистору 1 напр жени , равного удвоенной величине входного напр жени , протекает ток зар да конденсатораResistors 5, 6, 9 and 10 are equal. The measuring amplifier amplifies by a factor of 2 the voltage of the input signal from a high-impedance source symmetric with respect to the earth, while the common-mode voltage at the input terminals, equal to the sum of the potentials of the input fields 16, 17 relative to the earth, is suppressed. The output voltage of the measuring amplifier, which is the potential difference between points 7, 11, is applied due to the equipotentiality of the input and output of the voltage follower 4 also to the resistor / RC-circuit. Under the action of the voltage applied to the resistor 1, equal to twice the input voltage, the capacitor charge current flows

2. Величина тока зар да конденсатора 2 определ етс только величиной входного напр жени и сопротивлени резистора 1, при неизменном входном напр жении зар д конденсатора осуществл етс линейно. Посто нна времени интегрироваии У „ определ етс по формуле2. The magnitude of the charge current of the capacitor 2 is determined only by the value of the input voltage and the resistance of the resistor 1, while the input voltage is constant, the charge of the capacitor is linear. The time constant of integration is determined by the formula

,- ЛС,, - BOS,

ТT

II II

где /С - коэффициент усилени измерительного усилител (в нащем случае 2);where / С is the gain of the measuring amplifier (in our case 2);

RC - собственна посто нна времени RC-цепи.RC is an RC time constant.

Посто нную времени интегратора можно измен ть путем изменени коэффициента усилени измерительного усилител , например , путем подключени дополнительного резистора между выводами 8, 13. При подключении к шине нулевого потенциала щины 16 иптегратор превращаетс в инвертирующий с несимметричной подачей входного сигнала, при подключении же к шине нулевого потенциала шины 17 интегратор становитс неинвертирующим с несимметричной подачей входного сигнала. Наиболее же общим случаем вл етс подача на интегратор входного сигнала от симметричного относительно земли источника входного сигнала, при этом щины 16, 17 подключают к выводам источника входного сигнала . Входное сопротивление интегратора вл етс высоким (более 100 МОм), благодар чему возможна работа от высокоомного источника сигнала. Входное сопротивление интегратора обусловлено высоким входным сопротивлением двух вход щих в измерительный усилитель неинвертирующих усилителей , первый из которых собран на операционном усилителе 3 и резисторах 5, 6, а второй - на операционном усилителе 12 и резисторах 9, 10. Входное же сопротивление неинвертирующего усилител равно произведению собственного входного сопротивлепи операционного усилител (более 0,3 МОм) на отнощение коэффициента усилени операционного усилител при разомкнутой обратной св зи (более ,10) к коэффициенту усилени при замкиутой обратной св зи (в нашем случае 2).The integrator time constant can be changed by changing the gain of the measuring amplifier, for example, by connecting an additional resistor between pins 8, 13. When a potential 16 is connected to the bus, the integrator turns into an inverting one with an unbalanced input signal, and when connected to a zero bus the bus potential of the integrator 17 becomes non-inverting with an asymmetric input signal. The most common case is the input to the integrator of an input signal from a source of an input signal that is symmetric with respect to the earth, while straps 16, 17 are connected to the terminals of the input signal source. The input resistance of the integrator is high (more than 100 MΩ), due to which it is possible to operate from a high-impedance signal source. The input impedance of the integrator is due to the high input impedance of the two non-inverting amplifiers entering the measuring amplifier, the first of which is assembled at the operational amplifier 3 and resistors 5, 6, and the second at the operational amplifier 12 and resistors 9, 10. The input resistance of the non-inverting amplifier is equal to the product the own input impedance of the operational amplifier (more than 0.3 MΩ) on the ratio of the gain of the operational amplifier with open feedback (more than 10) to the coefficient y strength in case of locked feedback (in our case 2).

Claims

1. Kustov OV, Lundin V. 3. Operational amplifiers in linear circuits. M., Sw., 1978, p. 56.

2. “Proceedings of the Institute of Electrical and Electronics Engineers TIIER, translated from English, 1978, vol. 66, No. 5, p. 79-80.

3. Electronics, Russian. translation, number 7,

1974, p. 72-73 (prototype).