SU896633A1 - Аналоговый интегратор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электронной измерительной технике, в частности к электрон ным аналоговым интеграторам длительных процессов, и может быть использовано, например , в кулонометрии с контролируемым потен циалом.

Известны электронные аналоговые интеграторы , работа которых основана на использовании решающих усилителей с емкостной обратной св зью. В этих усилител х сначала интегрируют измер емый (входной) сигнал, а затем компеисационный сигнал или сумму входного и компенсационного сигналов 1.

Недостатками этих интеграторов  вл ютс  перерывы в интегрироваиии входного сигнала и недостаточно высока  точность.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  аналоговый интегратор, содержащий интегрирующий рещающий усилитель, источник компенсирующего (эталонного) напр жени , гистерезисное переключающее устройство и суммирующий хронометр 2.

Недостатком известного интегратора  вл етс  возрастание погрещности интегрировани  при уменьшении величины входного напр жени . Это особенно существенно при использовании интегратора в кулонометрии с контролируемым потенциалом, в котором подлежащий интегрированию сигнал экспоненциально уменьщаетс  во времени. Недостаток обусловлен тем, что уровни проинтегржрованного сигнала (напр жение на выходе усилител ), соответствующие моментам включени  и выключени  источника компенсирующе10 го напр жени , посто нны   определ ютс  только величиной гистерезиса переключающего устршства (его уровн ми срабатывани  и опускани ). Поэтому длительность каждого о1дельного цикла интегрировани , состо щего из

IS интегрировани  входного напр жени  и последующего интегрировани  суммы входного и компенсирующего напр жений, зависит от величины входного напр жени , увеличива сь при уменьщешш последнего. Увеличение же

30 длительности отдельного цикла интегрировани  приводит к соответствующему увеличению погрешности вследствие конечного значени  эквивалентной посто нной времени решающего усилител  (утечка в интегрирующем конденсаторе и т.п.)Цель изобретени  - повышение точности интегрировашм. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в интегратор, содержащий интегрирующий усилитель , вход которого через переключатель соединен с источниками входного и компенсирую-i щего напр жений, и суммирующий хронометр, введены инвертор, триггер, разделительные конденсаторы и два безгистерезисных компаратора , первый вход одного из которых непосредственно , а другого через инвертор соеди нены с выходом интегрирующего усилител , вторые входы безгистерезисных компараторов подключены к общему выводу источников входного и компенсирующего напр жени , а выходы через разделительные конденсаторы -ко входам триггера, выход которого соединен с управл ющими входами переключател  и суммирзоощего хронометра. На фиг. изображен интегратор, структурна  электрическа  схема; на фиг. 2 - времен ные диаграммы, иллюстрирующие работу интегратора . Аналоговый интегратор содержит интегрирую щий усилитель i, вход которогр через переключатель 2 соединен с источником 3 входного напр жени  и источником 4 компенсирующего напр жени , включенными встречно, а выход соединен со входом инвертора 5. В качестве инвертора 5 использован, например, операционный усилитель, цепи обратной св зи которого обеспечивают коэффициент передачи, равный минус единице. Безгистерезисные компараторы 6 и 7, выполненные, например, на операционных усилител х, подключены одними своими входами к источнику 3 входного напр жени , а другими - к выходам соответствен но инвертора 5 и интегрирующего усилител  1. Выходы компараторов 6 и 7 через раздели тельные конденсаторы соединены с установочными входами триггера 8, в качестве которого может быть использован, например, RSтриггер . Выход триггера 8 соединен с управл ющими входами переключател  2 и суммирующего хронометра 9. На фиг. 2 изображены следующие диаграммы: а - входное (измер емое) напр жение источника 3; б - выходное напр жение решающего усилител  (проинтегрированный сигнал); в - выходное напр жение компаратора 6; г - выходное напр жение компаратора 7; д - выход триггера 8. , t3, и т д. - моменты включени ; tl. tj. ts и т.д. - моменты выключени  источни ка 4 компенсирующего напр  жени . При работе интегратора входное напр жение (фиг. 2а) от источника 3 поступает на вход интегрирующего усилител  1 через переключатель 2. Вследствие зтого выходное напр жение усилител  1 начинает увеличиватьс  (фиг.2б). Одновременно входное напр жение поступает (дл  определенности выбрана отрицательна  пол рность входного напр жени ) на соединенные вместе неинвертирующие входы компараторов 6 и 7 (использование неинвертируюпщх входов не имеет принципиального значени  и указываетс  только дл  определенности описани  работы интегратора) и позтому на их выходах устанавливаетс  отрицательное нацр женеи (фиг. 2 в, г), равное напр жению насыщени  усилителей компараторов; На инвертирующем входе компаратора 6 действует напр жение, равное по абсолютной величине выходному напр жению усилител  1, но благодар  использованию инвертора 5, имеющее обратную пол рность, т.е. совпадающее по пол рности с входным напр жением. В момент ti выходное напр жение усилител  1 по абсолютной величине равно напр жению источника 3 входного напр жени , что вызывает по вление импульса на выходе компаратора 6 (фиг. 2 в). Этот импульс опрокидывает триггер 8 (фиг. 2 д), который, воздейству  на управл ющий вход переключател  2, переводит его в верхнее по схеме положевме . В этом случае источники 3 входного и 4 компенсирующего напр жений, включенные встречно, подключаютс  ко входу решающего усилител  1. Одновременно перепадом напр жени  с выхода триггера 8 включаетс  хронометр 9. Вследствие интегрировани  суммы напр жений источников 3 и 4 выходное напр жение усилшел  начинает уменьпгатьс  (фиг. 2 б), а затем и мен ет свою пол рность . В момент ti, когда выходное напр жение усилител  1 совпадает по величине и пол рности с входным напр жением, на выходе второго компаратора 7 возникает импульс (фиг. 2 г), который. возвращает триггер 8 в исходное положение (фиг. 2 д). Вследствие зтого переключатель 2 отключает источник 4 компенсирующего напр жени  и останавливает суммирующий хронометр 9. На вход решающего усилител  1 поступает напр жение источника 3, выходное напр жение усилител  1 начинает увеличиватьс . Далее все процессы с циклическим включением (моменты tj. ta и т.д.) и выключением (моменты tj, ta и т.д.) источника 4 компенсирующего напр жени  и хронометра 9 в моменты равенства абсолютных величин входного напр жени  и напр жени  на выходе усилител  1 (проинтегрированный сигнал) повтор ютс  в течение всего времени интегрировани . ВеличН

на интеграла оцениваетс  по суммарной продолжительности включени  источника 4 компенсирующего напр жени , измер емой суммирующим хронометром 9.

Преимуществом предлагаемого аналогового интегратора  вл етс  сзшхественно меньша  погрещность при интегрировании входных напр жений , измен ющихс  в щироком диапазоне величин. Это основано на том, что уровни проинтегрированного сигнала равны (по абсолютной величине) входному напр жению. Вследствие этого длительность отдельного иикла интегрировани  не увеличиваетс  пр  . уменьшении величины входного напр жени  и поэтому погрещность ннтегрировани , определ ема  конечной величиной эквивалентной посто нной времени решающего усилител , в частности утечкой в интегрирующем конденсаторе , остаетс  практически неизменной при уменьшении входного напр жени .

Claims (2)

1.Махнанов В. Д. Мнлохин М. Т. Устройства частотного и врем -импульсного иреобразовани . М., Энерги , 1970, с. 107-112, 115119 .

2.Авторское свидетельство СССР N 374618, кл. СгОб Or7/186, 1971 (прототип).

%

Vi

1

.

t

XOffff.

dbfwd mpyfieflo