Развертывающий операционный усилитель

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ли 924719(51) М. Кл.з 6 06 6 7/12 с присоединением заявки М 9(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения Л.И. Цытович Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола(54) РАЗВЕРТЫВАкЦИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Изобретение относится к усилительным устройствам с оширотно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Один из известных развертывающих операционных усилителей содержит накопительный конденсатор, операционный усилитель, переключатели 1) .Данный развертывающий операционный усилитель характеризуется сложной функциональной схемой,Наиболее близким к предлагаемому является развертывающий операционный усилитель, содержащий усилитель постоянного тока, релейный элемент, интегрирующий и накопительный конденсаторы, масштабные и токоограничительные резисторы, переключатели и пропорционально дифференцирующийэлемент 2).Недостатком известного развертывающего операционного усилителя является сравнительно низкая точность работы.Цель изобретения - повышение точности работы.Указанная цель достигается тем, что развертывающий операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно усилитель постоянного тока и релейный элемент, интегрирующий конденсатор, первая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, первый масштабный резистор, первый вывод которого является входом развертывающего операционного усилителя, второй вывод первого масштабйого резистора соединен с второй обклацкой интегрирующего конденсатора и первым входом первого переключателя, второй вход которого подключен к шине нулевого по 1 стенциала, выход релейного элементаявляется выходом развертывающего операционного усилителя и через второй масштабный резистор соединен с второй обкладкой интЕгрирующего конденсатора, выход первого переключателя через третий масштабный резистор подключен к входу усилителя по.стоянного тока, между входом и выходом которого подключен четвертый 25 масштабный резистор, вход усилителяпостоянного тока через первый токо- ограничительный резистор соединен с первым входом второго переключателя, второй вход которого через 30 второй токоограничительный резисторподключен к выходу усилителя постоянного тока, выход второго переключателя через накопительный конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, пропорционально дифференцирующий элемент, введены соединенные последовательно ключевой элементс зоной нечувствительности и элемент НЕ выход которого подключен куправляющим входам первого и второго переключателей, вторая обкладка Оинтегрирующего конденсатора соединена с входом пропорционально дифференцирующего элемента, выход которогоподключен к входу ключевого элементас зоной .нечувствительности. 5На чертеже представлена функциональная схема развертывающего операционного усилителя.устройство содержит первый, второй,третий и четвертый масштабные резисторы 1-4, первый и второй токоограничительные резисторы 5 и б, интегрирующий конденсатор 7, усилитель 8постоянного тока, релейный элемент 9,накопительный конденсатор 10, первый 25и второй переключатели 1,1 и 12, про"порционально дифференцирующий элемент13, ключевой элемент 14 с зоной нечувствительности, элемент НЕ 15, шина16 нулевого потенциала, вход 17 и выход 18 развертывающего операционногоусилителя,Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом,Релейный элемент 9 имеет симметричные относительно нулевого уровня 35пороги переключения. Выходной сигналрелейного элемента 9 неизменен по модулю амплитуды и меняется только познаку в пределах, определяемых источником питания40При положительной полярности импульса на выходе 18 напряжение на интегрирующем конденсаторе 7 нарастает до величины, при которой срабатывает релейный элемент 9. На его выходе сигнал изменяет знак, происходит перезаряд интегрирующего конденсатора 7 до очередного переключения(срабатывания) релейного элемента 9.Процесс повторяется далее и за период автоколебаний при отсутствиисигнала на входе 17 выходной сигналрелейного элемента 9 представляет со. бой прямоугольные импульсы со скважностью равной 0,5 и нулевым среднимзначением.55Наличие сигнала на входе 17 привит к изменению скорости нарастания и спада напряжения на интегрирующем конденсаторе 7. В интервалевремени несовпадения знаков напряжений входного и с выхода 18 скоростьизменения напряжения на интегрирующем конденсаторе 7 определяется раз"ностью входного тока через первыймасштабный резистор 1 и тока обрат ной связи через второй масштабный резистор 2. В интервале времени совпадения знаков вышеназванных напряжений скорость изменения напряжения наинтегрирующем конденсаторе 7 определяется суммой входного тока и тока обратной связи. В результате за период автоколебаний,среднее значение периодического прямоугольного напряжения на выходе 18 устанавливается пропорциональным уровню сигнала на входе 17,Коррекция дрейфа параметров развертывающего операционного усилителя производится следующим образом, Пропорционально дифференцирующий элемент 13 выделяет переменную составляющую напряжения интегрирующего конденсатора 7, Коэффициент передачи пропорционально дифференцирующего элемента 13 для постоянной состав ляющей напряжения на интегрирующем конденсаторе 7, появление которой возможно в результате смещения зоны порогов переключения релейного элемента 9, является малым. Благодаря этому исключается влияние фдрейфовф порогов переключения релейногоэлемента 9 на автоматическую стабили-зацию нулевого уровня выходного напряжения развертывающего операционного усилителя, Ключевой элемент 14с зоной нечувствительности срабатывает при достижении его входным сигналом некоторого уровня. Элемент НЕ 15 формирует импульсы, бкоторыми переключаются первый и второй переключатели 11 и 12.Во время существования импульсана выходе элемента НЕ 15 первый ивторой переключатели 11 и 12 находятся в положении, противоположном изображенному на чертеже. В этом случаеусилитель 8 постоянного тока усиливает сигнал дрейфа и на накопительном конденсаторе 10 присутствует напряжение, пропорциональное величине сигнала дрейфа. Во время, когда на выходе элемента НЕ 15 отсутствуют импульсы, первый и второй переключатели находятся в исходном состоянии и накопительный конденсатор 10 оказывается подключенным к входу усилителя 8 постоянного тока компенсируя сигнал дрейфа. Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый развертывающий операционный усилитель обладает более высокой точностью работы благодаряуменьшению дрейфовых параметров.Формула изобретенияРазвертывающий операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно усилитель постоянного, тока и релейный элемент, интегрирую"Патент",ул.Проектна щий конденсатор,.первая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, первый масштабный резистор, первый вывод которого является входом развертывающего операционного усилителя, второй вывод первогомасштаб ного резистора соединен с второй обкладкой интегрирующего конденсатора и первым входом первого переключателя, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход ре лейного элемента является выходом развертывающего операционного усилителя и через второй масштабный резистор соединен с второй обкладкой интегрирующего конденсатора, выход первого переключателя через третий масштабный резистор подключен к входу усилителя постоянного тока, между входом и выходом которого включен четвертый масштабный резистор, вход усилителя постоянного тока через первый токоограничительный резистор сое:динен с первым входом второго переключателя, второй вход которого через второй токоограннчительный резистор2 подключен к выходу усилителя постоянного тока, выход второго переключателя через накопительный конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, пропорционально дифференцирующнй элемент, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиработы, в него введены соединенныепоследовательно ключевой элемент сзоной нечувствительности и элементНЕ, выход которого подключен к управляющим входам первого и. второгопереключателей, вторая обкладка интег 1 Фрующего конденсатора сОединенас входом пропорционально дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входу ключевого элемента сзоной нечувствительности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Электронная техника в автоматике. Вып. 9, Советское радиоф,1977, с. 271-276, рис.1.2, Авторское свидетельство СССРР 674041, кл. 6 06 6 7/12, 1977