Интегратор

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 22,02.79 (21) 2728513/18 с присоединением заявки Хе -(23) Приоритет -1) М.Кл,з 6 06 6 7 осударствепный комитет по делам нзобретени и открытий(088,8) (45) Дата опубликования описания 09.03.81 2) Авторизобретения. И, Корови риборостроению 1) Заявитель Специально нструкторское бюро (СКБприбор) 54) ИНТЕГРАТОР 11 зобретсс относится к вычислительной технике, а именно к аналоговым устройствам для выполнения вычислительной операции интегрирования.Известны интеграторы с одним заземлсым конденсатором, содержащие КС- пспь с заземленным конденсатором, общая точка которой подключена к неинвертирующсму усилителю, подключенному своим выходом к выходной клемме интегратора 11, 2,Нсдостатком известных интеграторов является невозможность работы от высокоомного симметричного относительно земли источника входного сигнала. Для осуществления такой возможности потребовалось бы включать на его входе дополнительные согласующие устройства типа измерительных усилителей, что усложняет устройство в целом; малые функциональные возможистэтих интеграторов обусловлены наличием только одного несимметричного относительно земли входа, в связи с чем ка кдый из них может быть только инвертпрующим или только неинвертирующим.Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является интегратор с одним заземленным конденсатором, содержащий пооследовательную КС-цепочку с заземленным конденсатором, к входу которой подключен выход основного операционного усилителя, а к выходу - вход повторителя напряжения; первый резистивный усилитель, подключенный первым крайним выводом к выходу основного операционного ус,.ттеля, а средним выводом к его инвср", руюпему входу; второй резистивный де,втель, подключенный первым выводом к выходу повторителя напряжения 3. Этот О,:зестьй интегратор (прототип) имеет тежс обусловленные наличием несимметричного относительно земли входа недостатки, ",. с. и;возможность работы от симметричного относительно земли, в особенности высокоомного, источника входного сигнала.Целью изобретения является расширение динамического диапазона входных сигналов.Достигается это тем, что интегратор, содержащий интегрирующую КС-цепь, включенную между выходом основного операционного ус лтсля и шиной нулевого потенциала, повторитель напряжения, вход кото- того подключен к общему выводу конден сатора и резистора интегрирующей КС-цепи, первьш резистивпый делитель, один из крайних выводов которого подключен к выходу основного операционного усилителя. а средний вывод соединен с инвертирующим ЗО входом основного операционного усилителя, 811284содержит дополнительный операционный усилитель и второй резистивный дслитсль, включенный последовательно с первым рсзистивным делителем, причем общий вывод первого и второго резистивных делителей подключен к выходу дополнительного операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с средшм выводом второго резистивного делителя, второй вывод которого подключен к выходу повторителя напряжения, а неицвертирующие входы опсрационпых усилителей являются входными шинами интегратора.На чертеже приведена электричссая принципиальная схема интегратора.Интегратор содержит интегрирующую КС-цепь на резисторе 1 и заземленном кон,сцсаторе 2, к входу которой подключен выход основного операппонного усилителя 3, а к выходу - вход повторителя напряжения 4 на операционном усилителе, первый резистивный делитель на резисторах 5, 6, подключенный первым крайним выводом 7 и выходу основного операционного усилителя 3, а средним выводом 8 - к его инвсртпрующсму входу; второй резпстивный делитель на резисторах 9, 10, подключенный первым выводом 11 к выходу повторителя напряжения 4, дополнительный операционный усилитель 12, инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу 13 второго резистивпого делителя, а выход - к вторым крайним выводам 14, 15 соответсгвсно первого и второго резистивных делителей, при этом пеивертируОщие входы операционных усилитслей соединены с соответствующими входными шинами 16, 17, а выход повторителя напряжения - с выходной клем;,ой 18, Конденсатор 2 заземлен через клемму 19. Дополнительный операционный усилтель 12, опсрапиоцнлый усилитель 3 и резисторы 5, 6, 9, 10 образуот измерительный усилитель с высо: им входным сопротивлением, клеммы 1 б, 17 которого являются соответственно нсцвсртирующим и инвсртирующим вхоами.Интегратор работает следующим образом.Сопротивления резисторов 5, б, 9 и 10 равны. Измерительный усилитель усиливает с коэффициентом 2 напряжение входного сигнала от симметричного относительно земли высокоомного источника, при этом синфазное напряжение на входных клеммах, равное полусумме потенциалов входных шн 16, 17 относительно земли, подавляется, Выходное напряжение измерительного усилителя, являющееся разностью потенциалов между точками 7, 11, приложено благодаря эквппотенциальности входа и выхода повторителя напряжения 4 также и к резистору 1 КС-цепи, Под действием приложенного к резистору 1 напряжения, равпого удвоенной величине входного напряжения, протекает ток заряда конденсатора 2. Величина тока заряда конденсатора 2 определяется только величиной входного напряжения и сопротивления резистора 1, при неизменном входном напряжении заряд кон- Б денсатора осуществляется линейно, Постоянная времени интегрирования 7определяется по формуле1 Т- ,С,где К - коэффициент усиления измерительного усилителя (в нашемслучае 2);ЯС - сооственная постоянная времени КС-цепи,Постоянную времени интегратора можноизменять путем изменения коэффициентаусиления измерительного усилителя, напри 2 С мср, путем подключения дополнительногорезистора между выводами 8, 13. При подключении и шине нулевого потенциала шины 16 интегратор превращается в инвертирующий с несимметричной подачей входно.25 го сигнала, при подключении же к шипенулевого потенциала шины 17 интеграторстановится неинвсртирующим с несимметричнойой подачсй входного сигнала. Наиболес же общим случаем является подача назо нтсгратор входного сигнала от симметричного относительно земли источника входного сигнала, при этом шины 16, 17 подключаот к выводам источника входного сигнала, Входное сопротивление интегратора является высоким (более 100 МОО, благодаря чему возможна работа от высокоомногоисточника сигнала. Входное сопротивлениеинтегратора обусловлено ысом входнымсопротивлением двух входящих в измери 40 тсльпьй усилитель пеинвертируощих усилителей, первый из которых собран на операцОцном усилителе 3 и резисторах 5, 6,а второй . па операционном усилителе 12и резсторах 9, 10. Входное же сопротив 45 ление ненвсртируюцсго усилителя равнопроизведспшо собственного входного сопротивления операционного усилителя (более0,3 МОл) па отношешс коэффициента усилен:я операционного усилителя при разомпутой обратной связи (более 10) к коэффициенту усиления при замкнутой обратнойсвязи (в нанем случае 2),Формула изобретения55Интегратор, содержащий интегрирующую КС-цепь, включенную между выходом основного операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, повторитель напрякспя, вход которого подключен к общему выводу конденсатора и резистора интегрирующей КС-цепи, первый резистивный делитель, один из крайних выводов которого подлючен к выходу основного операциОнного усилителя. а спс ний выдач соли811284 входы операционных усилителей являютсявходными шинами интегратора,Источники информации, принятые во 5 внимание при экспертизе:1. Кустов О. В., Лундин В. 3, Операционные уоилителн в линейных цепяхЧСвязь, 1978, с. 56. 1 О 2, Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике ТИИЭР, перевод с английского, 1978, т. 66, чв 5, с. 79 - 80,3. Электроника, русск. перевод, М 7, 15 1974, с. 72 - 73 (прототип),р 1 йду Составитель С. Бе Техред О. Павлов Корректор И. Осиновск едактор Е. Гончар/223 Изд.219иск Государственного комитета СС 113035, Москва, Ж, Рау Заказ НПО Тип. Харьк. фил. пред. сПате нен с инвертирующим входом основного операционного усилителя, о т л и ч а ю. щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона входных сигналов, он содержит дополнительный операционный усилитель и второй резистивный дели. тель, включенный последовательно с первым резистивным делителем, причем общий вывод первого и второго резистивных делителей подключен к выходу дополнительного операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен со средним выводом второго резистивного делителя, второй вывод которого подключен к выходу повторителя напряжения, а неинвертирующие Тираж 497 ПодписноеР по делам изобретений и открытий скан наб., д. 4/5