Аналоговый интегратор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 834 Т 1 4 Союз СоветсимкСоциал истичесимкРеслублии(53) УДК 681.335 (088.8) Опубликовано 30.05.81. Бюллетень20Дата опубликования описания 05.06.81 по делам иэееретеиий и открытий(71) Заявитель Ордена Ленина Институт проблем уЬраыеыня(54) АНАЛОГОВЫЙ ИНТЕГРАТОР Изобретение относится к аналоговым вычислительным и измерительным устройствам, а более конкретно к интеграторам, широко используемым в таких устройствах для интегрирования аналоговых сигналов.Известен аналоговый интегратор, состояший из операционного усилителя, входного резистора и конденсатора обратной связи 1.Недостатками такого интегратора являются как увеличение ошибки интегрирования при уменьшении коэффициента усиления операционного усилителя, например, с ростом частоты входного сигнала, так и практическая невозможность оценить величину ошибки интегрирования входных сигналов сложной формы.Последний недостаток устранен в интеграторе, который, кроме линейного решающего блока, в частности интегрирующего блока, содержит также усилитель сигнала ошибки, позволяющий выделить и оценить ошибку операции при любой форме входного сигнала. Интегратор является наиболее близким к предлагаемому 12.Однако он имеет недостаточнуюточность интегрирования. 2Цель изобретения - повышение точности интегрирования за счет вычитания сигнала ошибки из выходного сигнала интегратора и за счет сокращения числа операционных конденсаторов.Указанная цель достигается тем, что ваналоговый интегратор, содержащий операционный усилитель, вход которого через первый масштабный резистор соединен с входом аналогового интегратора, первый интегрирующий конденсатор, включенный 1 О между входом и выходом операционного усилителя, усилитель сигнала ошибки, инвертирующий вход которого через второй интегрирующий конденсатор соединен с его выходом, и масштабные резисторы, введены масштабный усилитель и резистивный дели 1 ф тель, включенный между выходом усилителя сигнала ошибки и шиной нулевого потенциала, средний вывод резистивного делителя подключен к неинвертирующему входу масштабного усилителя, инвертирующий вход ЗЭ которого через второй и третий масштабныерезисторы соединен соответственно с выходом масштабного усилителя, являющимся выходом аналогового интегратора и выходом операционного усилителя, вход кото51 О15 Формула изобретения ьЮК(р) + 1,рого подключен к неинвертирующему входу усилителя сигнала ошибки, а инвертирующий вход усилителя сигнала ошибки через четвертый масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала.Ра чертеже представлена схема аналогового интегратора.Аналоговый интегратор содержит масштабный резистор 1 и операционный усилитель 2 с интегрирующим конденсатором 3 в цепи обратной связи, Вход операционного усилителя 2 соединен с неинвертирующим входом усилителя 4 сигнала ошибки, инвертнрующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала через масштабный резистор 5 и с выходом усилителя через интегрирующий конденсатор 6 обратной связи. Инвертирующий вход масштабного усилителя 7 с дифференциальными входами соединен с выходом операционного усилителя 2 через масштабный резистор 8 и с выходом устройства через масштабный резистор 9 обратной связи, Неинвертирующий вход масштабного усилителя присоединен к средней точке резистивного делителя из резисторов 1 О и 11, включенного между выходом усилителя сигнала ошибки и шиной нулевого потенциала.Предлагаемый интегратор работает следующим образом.На выходе операционного усилителя 2 в процессе работы имеется сигнал, равный сумме точного значения интеграла от входного сигнала и сигнала ошибки, т,е. Ь + + 6 Б. Указанная сумма, поступая на выход интегратора через масштабный резистор 8 и масштабный усилитель 7 с резистором 9 обратной связи, дает сигнал -МЬ -Ма Ь, где М - коэффициент передачи масштабного усилителя,Сигнал ошибки в суммирующей точке операционного усилителя равен где К(р) = 1/рТ - коэффициент передачиинтегратора;Т - его постоянная времени Этот сигнал поступает на неинвертирующий вход усилителя 4, коэффициент передачи которого по этому входу равен, как и для любого дифференциального усилителя, обратной величине коэффициента передачи с выхода на инвертирующий вход. Но последний коэффициент равен рТ/(рТ+ 1), где Т- произведение сопротивления резистора 5 на емкость конденсатора 6, а сопротивления резисторов 1 и 5 так же, как и емкости конденсаторов 3 и 6, равны между собой.С учетом всего изложенного напряжение на выходе усилителя сигнала ошибки сос- тавляет 25 эо з 5 4 О 45 5 О 55 Ь(Л(1/рТ+ ) (рТ+ 1)/рТ = д. Делитель из резисторов 10 и 11 делит выходной сигнал усилителя 4 в отношении М/ (1"+ 1), а коэффициент усиления масштабного усилителя по неинвертирующему входу, как легко подсчитать из отношения сопротивлений резисторов 8 и 9,равен М + 1. Поэтому с выхода усилителя 4 на выход устройства поступает сигнал, равный Мь 11/ /(М + 1) (М + 1) т.е. Ма Составляющие ошибки - Мь 0 и Мь 1.) - на выходе устройства взаимно компенсируются, и остается точное значение интеграла -МЬ с масштабным коэффициентом -М (если необходимо, можно выбрать М = 1) . За счет такой компенсации, даже если вследствие малых погрешностей элементов устройства она будет неполной, точность интегрирования удается резко повысить. Аналоговый интегратор, содержащий операционный усилитель, вход которого через первый масштабный резистор соединенс входом аналогового интегратора, первыйинтегрирующий конденсатор, включенныймежду входом и выходом операционного усилителя, усилитель сигнала ошибки, инвертирующий вход которого через второй интегрирующий конденсатор соединен с еговыходом, и масштабные резисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования, в него введены масштабный усилитель и резистивный делитель,включенный между выходом усилителя сигнала ошибки и шиной нулевого потенциала, средний вывод резистивного делителяподключен к неинвертирующему входу масштабного усилителя, инвертирующий входкоторого через второй и третий масштабныерезисторы соединен соответственно с выходом масштабного усилителя, являющимсявыходом аналогового интегратора и выходомоперационного усилителя, вход которого подключен к неинвертирующему входу усилителя сигнала ошибки, а инвертирующий входусилителя сигнала ошибки через четвертыймасштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Коган Б. Я. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования системы автоматического регулирования. М., физматгиз, 1963.2, Морозов В. П. Методы измерения погрешности линейных аналоговых операций.Известия Высших учебных заведений,сер. Приборостроение, т. ХХ,О, 1976834714 Вх,Составитель С. Белан Техред А. Бойкас КТираж 745 П ВНИИПИ Гно дел113035, Моск филиал ППП П осударствен м изобрет а, Ж - 35,атент, г, ного комитетаний и открыРаушская наУжгород, ул. П Редактор Н. БушаеваЗаказ 4077/76 орректор Г. НазароводписноеСССРийд. 4/5роектная, 4