Интегратор с управляемым ограничением выходного сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 9) ( 51) 4 О НИЕ ИЭОБРЕТЕ пь амы 13сил ржт изе е шает а,нул уржки д я элемента зад шение паразит а счет применен остигается умен всплесков выхо ныхя ино напряжен реключения размыгратора в моме ающего ключа и ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) ИНТЕГРАТОР С УПРАВЛЯЕМЫМ ОГРАНИЧЕНИЕМ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах моделирования сложных объектов, Цель изобретения - повышение точности интегратора. Интегратор с управляемым ограничением выходного сигнала содержит операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, масштабный резистор 5, размыкающии ключ 7, сравнения, состоящую из резисто 8 и 9 и уровня ограничения 10, кающий ключ 11, нуль-органы 12 триггер 14, усилитель тока 15, тель напряжения 16, элемент зад ки 18. Интегратор имеет повышен точность, т.к, в усилительном к ре применен активный элемент с ким входным сопротивлением в ви усилителя тока. Применение усил тока и усилителя напряжения улу динамические свойства интеграто снижает требование к параметрам органов, входящих в его структурИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах моделирования сложных объектов,Цель изобретения - повьппение точности интегратора.На чертеже изображена структурная схема интегратора с управляемым ограничением выходного сигнала.Интегратор с управляемым ограниче О нием выходного сигнала содержит операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, который включен между выходам 3 операционного усилителя 1, служащим выходом интегратора, и входом 4 операционного усилителя 1, входной масштабный резистор 5, один нынад которого подключен к информациап" ному входу б интегратора, а другой через размыкающий ключ 7 связан с нхо 2 О дом 4 операционного усилителя 1, цепь сравнения, состоящую из токо- задающих резисторов 8 и 9, включенных между входом 10 задания уровня ограничения и выходом 3, замыкающий ключ 11, который включен между входом операционного усилителя и входом второго нуль-органа 12, первый нуль-орган 13 своим входом подключен к информационному входу интегратора, а выходы нуль-органов 12 и 3 - к входам триггера 14, прямой выход которого соединен с управляющим входом ключа 7, цепь из последовательно соединенных усилителей тока 15 и напряже ния 1 б, соединяющую общий вывод резисторов 8 и 9 с входом нуль-органа12, токозадающий резистор 17, годключенный к выходу усилителя 15, элемент 18 задержки, вход которого сое динен с инверсным выходом триггера14, а выход - с управляющим входом замыкающего ключа 11.Интегратор с управляемым ограничением выходного сигнала работает сле дующим образом. На вход б интегратора подается входной сигнал, который через резистор 5 и размыкающий ключ 7 подается на вход операционного усилителя 1, Начинается процесс интегрирования,Когда величина выходного напряжения интегратора достигает величины уровня ограничения, токи рассогласа вания 1 Р и 1 р , текущие через резисторы 8 и 9 цепи сравнения, становятся равными друг другу. Напряжение рассогласования Бр на выходе усилителя 15 тока, вызванное разбалансом входныхтоков, станет равно нулю. Соответственна, нулю будет ранна выходное напряжение усилителя 1 б напряжения. Врезультате этого сра.батывает нульорган 12, а затем и триггер 14, Этоприводит к переключению цепей 7 и 11.Входной резистор 5 отключается отвхода 4 операционного усилителя 1, и интегратор переходит н режим инерционного звена с входным сигналом, равнымуровню ограничения. В этом режиме форма переходных процессов на выходе интегратора и их длительность до установления с заданной точностью в значительной мере зависят ат параметров элементов, составляющих усилительный контур. Особенна сильное влияние оказывают паразитные емкости, существенна увеличивающие время установления выходного напряжения н режиме инерционнаго звена.В результате исползонания усилителя 15 тока, имеющего входное сопротив,пение, близкое к .нулю, уменьшается постоянная времени цепи обратной связи. Ценным свойствам усилителя 15 тока является также то, что увеличение его коэффициента передачи за счет уменьшения сопротинления резистора 8, последовательного с его входом, не приводит практически к снижению частоты среза Й и увеличению времени установления его выходного напряжения пока величина сопротивления резистора 8 останется больше входного сопротивления усилителя 15 тока.Усилитель 1 б напряжения, подключенный к выходу усилителя 15 тока, позволяет снять ограничения, связанные с выбором входных параметров нуль-органов, В предложенном интеграторе входной так нуль-органа не влияет на точность определения момента равенства выходного напряжения уровню ограничения, а недостаточная чувствительность нуль-органа легко компенсируется увеличением коэффициентаусиления усилителя 1 б напряжения. Режим ограничения выходного напряженияинтегратора чередуется с режимомсобственно интегрирования. Для того, чтобы изменился знак производной выходного напряжения интегратора, т.е. для того, чтобы интегратор вышел из режима ограничения, необходимо изменение знака входного напряжения. Эта изменение регистри13 О 5724 время, которое отводится на переключение размыкающего ключа,Ф о р и у л а изобретения ля, соединенным с одним выводом замыкающего ключа и через цепочку из Составитель Т.ТолстоброваРедактор В,Данко Техред Л.Сердюкова Корректор С, Черни,Заказ 1455/49 Тираж 673 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, гУжгород, ул. Проектная, 4 руется нуль-органом 13. После переключения нуль-органа 13 срабатывает триггер 14, и интегратор переходит в режим интегрирования. При этом усилительный контур, образующий инер ционное звено, размыкается с помощью ключа 11. Входной резистор 5, задающий интегрирующий ток, который перезаряжает конденсатор 2, с помощью ключа 7 подключается к суммирующей 10 точке 4 операционного усилителя 1.Благодаря элементу 18 задержки устраняются паразитные "всплески выходного напряжения интегратора вследствие действия заряда переключения ключа 7, 15Интегратор в таком исполнении обладает повышенной точностью в обоих режимах работы - в режиме ограничения выходного напряжения и в режиме собственно интегрирования. Сокращается время установления переходных процессов в режиме ограничения, так как в усилительном контуре применен активный элемент с низким входным со противлением в виде усилителя тока.Уменьшая влияние паразитных емкостей, усилитель тока способствует скорейшему успокоению переходных процессов с заданной степенью точности, и тем самым повышается точность интеграто. - 30 ра. Применение в усилительном контуре усилителя напряжения снимает высокие требования к входным параметрам нуль-органа, регистрирующего рассогласование между выходным напря жением интегратора и уровнем его сигнала ограничения.Точность предложенного интегратотора повьппается за счет того, что устраняются паразитные "всплески" вы ходкого напряжения интегратора за счет действия заряда переключения его. размыкающего ключа. Это происходит вследствие того, что управляющий сигнал другого замыкающего ключа форми руется элементом задержки и удерживает ключ в замкнутом состоянии все то Интегратор с управляемым ограничением выходного сигнала, содержащий операционный усилитель, интегрирующий конденсатор, включенный между выходом и входом операционного усилитепоследовательно соединенных размыкающего ключа и входного масштабного ре-:зистора с информационным входом интегратора, цепь сравнения, выполненную на двух последовательно соединенных токозадающих резисторах и включенную между входом задания уровня ограничения и выходом интегратора, триггер, два нуль-органа, вход первого изкоторых соединен с информационным входом интегратора, выходы нуль-органов соединены с соответствующими входами триггера, прямой выход которогосвязан с управляющим входом размыкающего ключа, и третий токозадающийрезистор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности,в него введены элемент задержки, усилитель напряжения и усилитель тока,вход которого подключен к общему выводу токозадающих резисторов цеписравнения, а выход соединен с первымвыводом третьего токозадающего резистора и через усилитель капряжения подключен к входу второго нуль-органа ик другому выводу замыкающего ключа,управляющий вход которого черЕз элемент задержки соединен с инверснымвыходом триггера, второй вывод третьего токозадающего резистора соединенс шиной нулевого потенциала,