SU913405A1

SU913405A1 - Limiter

Info

Publication number: SU913405A1
Application number: SU802919575A
Authority: SU
Inventors: Leonid I Volgin; Aleksandr V Efimov; Aleksandr I Zarukin
Original assignee: Ulyanovskij Polt Inst
Priority date: 1980-04-30
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1982-03-15

Description

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и автоматике.The invention relates to analog computing and automation.

Известны ограничители напряжения, содержащие операционный ’-усилитель, ключ и нелинейный элемент, в которых управление ключей осуществляется путем изменения полярности напряжения на выходе усилителя [1].Known voltage limiters containing an operational ’-amplifier, a key and a non-linear element in which the keys are controlled by changing the polarity of the voltage at the output of the amplifier [1].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является οι— раничитель, содержащий инвертирующий усилитель, первый и второй резисторы, включенный соответственно между входной клеммой устройства и входом усилителя и между его входом и выходом, операционный дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к выходу инвертирующего операционного усилителя, являющегося выходной клеммой устройства, а выход через ключ соединен со входом инвертирующего операционного усилителя, источник напряжения огра2The closest to the invention to the technical essence is οι— a delimiter containing an inverting amplifier, first and second resistors connected respectively between the input terminal of the device and the amplifier input and between its input and output, an operational differential amplifier whose non-inverting input is connected to the output of the inverting operational amplifier which is the output terminal of the device, and the output is connected via a switch to the input of an inverting operational amplifier; the voltage source is limited

ничения, одним из выводов подключенный к общей точке устройства 123.one of the pins connected to the common point of the device 123.

-Однако относительная погрешность передаточной функции ограничителя увеличивается при уменьшении входных-However, the relative error of the transfer function of the limiter increases with decreasing input

⁵ сигналов и при малых их значениях может достигнуть значительной величины. Кроме того, известный ограничитель имеет невысокое быстродействие, так как при закрытом ключе дифференциальный операционный усилитель не охвачен обратной связью и поэтому переходит в режим насыщения. ⁵ signals and at their small values can reach a significant value. In addition, the known limiter has a low speed, because when the key is closed, the differential operational amplifier is not covered by feedback and therefore goes into saturation mode.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.The purpose of the invention is to improve the accuracy and speed.

Поставленная цель достигается тем что в ограничитель, содержащий инйер тирующий операционный усилитель, вход и выход которого являются соот20 ветственно входом и выходом ограничиThis goal is achieved by the fact that the limiter containing the inertia operational amplifier, the input and output of which are, respectively, the input and output of the limited

теля, дифференциальный усилитель,body, differential amplifier,

неинвертирующий вход которого подключен к выходу инвертирующего операционного усилителя, а выход черезnon-inverting input of which is connected to the output of the inverting operational amplifier, and the output through

3 9134053 913405

ключ соединен со входом инвертирующего операционного усилителя, источник напряжения ограничения, одним выводом подключенный к шине нулевого потенциала, введены ограничивающий 5 диод и резистор, включенный между другим выводом источника напряжения ограничения и инвертирующим входом дифференциального усилителя, соединенным через ограничивающий диод с ю его выходом.the key is connected to the input of an inverting operational amplifier, a limiting voltage source, one output connected to a zero potential bus, a limiting 5 diode and a resistor are connected between another limiting voltage source and an inverting input of the differential amplifier connected to the output diode.

На фиг. 1-4 представлены варианты выполнения ограничителей в зависимости от характеристики ограничения (ограничение сверху и снизу положи- ,5 тельных и отрицательных сигналов).FIG. 1-4 shows the embodiments of the limiters depending on the characteristics of the restrictions (restriction from above and below positive, 5 positive and negative signals).

Ограничитель содержит инвертирующий операционный усилитель 1 с масштабными резисторами 2 и 3, дифференциальный усилитель 4, источник ²⁰5- напряжения ограничения, например регулируемый источник двухполярного напряжения, ограничивающий диод 6, ключ.7, например последовательно соединенные стабилитрон и полупроводниковый диод при ограничении положительного напряжения сверху или отрицательного снизу, либо полупроводниковый диод при ограничении отрица30The limiter contains an inverting operational amplifier 1 with large-scale resistors 2 and 3, a differential amplifier 4, a limiting voltage source ²⁰ 5, for example, an adjustable bipolar voltage source, a limiting diode 6, a switch 7, for example, a series-connected zener diode and a semiconductor diode while limiting positive voltage from above or negative from below, or a semiconductor diode with limiting

тельного напряжения сверху или положительного снизу.резистор 8. Вход усилителя 1 через резистор 2 соединен со входом 9 ограничителя, а его выход - с выходом 10 ограничителя.telnogo voltage from above or positive from below. Resistor 8. The input of the amplifier 1 through a resistor 2 is connected to the input 9 of the limiter, and its output - to the output 10 of the limiter.

Уровень ограничения устройства ус-³³танавливается регулировкой источника 5При уменьшении входного сигнала (см. фиг. 1), как только напряжение на инвертирующем входе усилителя 4 ⁴⁰ Level limiting unit ³³ INSTALLS tanavlivaetsya adjustable source 5When input signal decreases (see. FIG. 1) as soon as the voltage at the inverting input ⁴⁰ of the amplifier 4

станет меньше напряжения на неинвертирующем, на его выходе появляется сигнал, достаточный для запирания диода 6. При этом разрывается цепь последовательной отрицательной обрат- ⁴⁵ной связи, охватывающей усилитель 4, коэффициент усиления которого достаточно велик.becomes less than the voltage at the non-inverting, at its output a signal appears sufficient for locking of the diode 6. In this case, the serial circuit is broken the negative inverse hydrochloric connection ⁴⁵ spanning amplifier 4 whose gain is sufficiently large.

Дальнейшее увеличение выходного напряжения усилителя 4 приводит к 50 пробою стабилитрона ключа 7 и замыканию цепи отрицательной обратной связи, охватывающей устройство. Происходит ограничение выходного положительного сигнала сверху. Напряжение 55 пробоя стабилитрона выбирается несколько большим максимально возможного напряжения ограничения, чтоA further increase in the output voltage of the amplifier 4 leads to 50 breakdown of the Zener diode key 7 and the closure of the negative feedback circuit, covering the device. There is a limitation of the output positive signal from above. Voltage 55 of the breakdown of the Zener diode is chosen somewhat larger than the maximum possible voltage limit, which

необходимо для надежного запирания диода 6.necessary for reliable locking of diode 6.

Когда, при увеличении входного сигнала, напряжение источника 5 сравняется, а затем превысит напряжение на неинвертирующем входе усилителя 4 (выходное напряжение устройства) , ключ 7 разомкнется (уровень выходного напряжения усилителя 4 становится недостаточным для пробоя стабилитрона) , а диод 6 откроется. Таким образом, при разрыве петли параллельной обратной связи, охватывающей усилитель 4 через ключ 7, последний оказывается охваченным петлей последовательной обратной связи через диод 6, что предотвращает насыщение усилителя, повышая быстродействие ограничителя. При. этом выходное напряжение усилителя 4When, as the input signal increases, the voltage of source 5 becomes equal and then exceeds the voltage at the non-inverting input of amplifier 4 (output voltage of the device), switch 7 opens (the output voltage level of amplifier 4 becomes insufficient for the breakdown of the Zener diode), and diode 6 opens. Thus, when a parallel feedback loop is broken, covering amplifier 4 through key 7, the latter is covered by a loop of serial feedback through diode 6, which prevents the amplifier from saturation, increasing the speed of the limiter. At. this output voltage of the amplifier 4

^и4 - ^и вых - й и вых где I)д - падение напряжения на открытом диоде 6. ^and 4 - ^and O - O where d and I) d - the voltage drop across the diode 6 open.

Поэтому относительная погрешность передаточной функции предлагаемого ограничителя не зависит от уровня . входных сигналов и всегда меньше, чем в известном. Выигрыш в точности по сравнению с известным особенно значителен при малых входных сигналах и относительно небольшом коэффициенте передачи ограничителя.Therefore, the relative error of the transfer function of the proposed limiter does not depend on the level. input signals and always less than the known. The gain in accuracy compared to the known is especially significant with small input signals and a relatively small limiter transfer coefficient.

Изменяя величину и полярность напряжения источника 5, а также меняя полярность включения диода 6, ключа 7, можно производить ограничение двухполярного сигнала снизу и сверху во всем диапазоне его изменения.By changing the magnitude and polarity of the voltage source 5, as well as changing the polarity of the diode 6, switch 7, you can limit the bipolar signal from the bottom and top over the entire range of its change.

Предлагаемый ограничитель легко реализуется на современной элементной базе, в том числе и в интегральном исполнении, не требует подбора элементов по параметрам и специальных настроек. ·The proposed limiter is easily implemented on a modern element base, including in the integrated design, does not require the selection of elements for the parameters and special settings. ·

Таким образом, предлагаемый ограничитель имеет повышенную точность и быстродействие при сохранении всех достоинств известного.Thus, the proposed limiter has increased accuracy and speed while maintaining all the advantages of the known.

Claims

Claim

A limiter containing an inverting operational amplifier, the input and output of which are respectively the input and output of the delimiter, a differential amplifier whose non-inverting input is connected to

913405 6

the output of the inverting operational amplifier, and the output is connected via a switch to the input of the inverting operational amplifier, a voltage source of limitation, connected to the zero potential bus by one output, characterized in that, in order to improve accuracy and speed, a limiting diode and a resistor are inserted between another source point

voltage limiting and inverting the input of a differential amplifier connected through a limiting diode with its output.

five