Интегратор с автоматической коррекцией нулевого уровня

(590 6 7/186 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН СТ 24. СШАблик.е свид06 С 3667055,1976.етельство СССР7/186 . 1980 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ СВИД(54)(57) ИНТЕГРАТОР С АВТОИАТИЧЕСКОЙКОРРЕКЦИЕЙ НУЛЕВОГО УРОВНЯ, содержащийоперационный усилитель, между инвертирующим входом и выходом котороговключен интегрирующий конденсатор,управляеьый источник входного тока,вход которого является входом интегратора, а выходподключен к инвертирующему входу операционного уси;лителя, первый усилитель с иэменяеьым коэффициентом передачи, выходкоторого является выходом интегратора, и ключ, отличающийсятем, что, с целью расширения диапазона изменения постоянной времени интегрирования и областиЮ ния интегратора, в него вШ рой усилитель с изменяемым иентом передачи, компаратор ватель управляющего сигнал чик постоянной времени ин ния и переменный резистор, ный последовательно с ключом между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, соединенный с первым входом компаратора и входом первого усилителя с изменяемым коэф" фициентом передачи,. вход второго усилителя с изменяемюм коэффициентом передачи соединен с входом интегратора, а выход подключен к второму входу компаратора, причем выход за- Е датчика постоянной времени интегрирования соединен с управляющими входами первого и второго усилителей с изменяеваюм коэффициентом передачи :и средним выводом переменного резистора, а управляющие входы ключа и управляемого источника тока Подключены к выходу формирователя управляю щего сигнала, входом соединенного.с выходом компаратора.Изобретение относится к электронике и радиотехнике и может быть использовано в различных устройствах автоматики, в частности, в ПИ и ПИД- регуляторах непрерывного действия.Известны интеграторы, построенные на основе усилителей с антоматической коррекцией нулевого уровня и состоящие из оснонного операционного усилителя (ОУ), охваченного емкостной обратной связью, дополнительного 0 усилителя, вход которого подсоединен к выходу основного ОУ, запоминающего конденсатора и ключа, подключенных к неинвертирующему входу основного Оу, К иннертируюшему входу основно го ОУ подключены источник входного тока, инвертируюший конденсатор и входной ключ, второй вывод которого подключен к общей шине интегратора 1 (. 20Недостатком таких интеграторов является трудность построения следящих интеграторов непрерывно изменяющегося уровня входного воздействия, 25Наиболее близким к изобретению по технической сущности является интегратор с автоматической коррекцией нулевого уровня, содержащий ОУ, инвертируюший вход которого подклю- З 0 чен к источнику входного тока,через первый замыкающий ключ соединен с шиной нулевого потенциала и через интегрирующий конденсатор с выходом ОУ, дополнительный усилитель, выход 35 которого через, второй замыкающий ключ подключен к неинвертируюшему входу ОУ, соединенному через первый запоминающий конденсатор с шиной нулевого потенциала, первый раз ьикаюший ключ включен между входом и выходом дополнительного усилителя, вход которого через второй запоминающий конденсатор подключен к общему выводу последовательно соединенных третьего замыкающего и второго размыкающего ключей, включенных между выходом ОУ и шиной .нулевого потенциала (,23Недостатками известного интегратора являются невозможность использонания его в непрерывном режиме отслеживания входного воздействия и труд" кость изменения времени интегрирования в широких пределах, что ограничивает область применения. .г.сс;Цель изобретения - расширение диапазона изменения постоянной времени интегрирования и области испольэо вания интегратора.Для достнжения поставленной це ли в интегратор с автоматической кор рекцией нулевого уровня, содержащий операционный усилитель, между инвертирующим нходом и выходом которого включен интегрирующий конденсатор,упранляемый источник входного тока, вход которого является входом интегратора, а выход подключен к инвертируюшему входу операционного усилителя, первый усилитель с изменяемым коэффициентом передачи, выход которого является выходом интегратора, и ключ, введены второй Усилитель а изменяемым коэффициентом передачи,компаратор, формирователь управляющего сигнала, задатчик постоянной времени интегрирования и переменный резистор, включенный последовательно с ключом между.инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, соединенным с первым входом компаратора и входомпервого усилителя с изменяемым коэффициентом передачи, вход второго усилителя с изменяемым коэффициентомпередачи соединен с входом интегратора, а выход подключен к второмувходу компаратора, причем выход задатчика постоянной времени интегрирования соединен с управляющими входами первого и второго усилителей сизменяемым коэффициентом передачии средним выводом переменного резистора, а управляющие входы ключаи упранляемого источника тока подключены к выходу формирователя управляющего сигнала, входом соединенногос выходом компаратора,На чертеже приведена Функциональная схема интегратора с автоматической коррекцией нулевого уровня,Интегратор содержит операционный усилитель ОУ 1, между инвертирующим входом 2 которого и входом интегратора 3 включен управляемый источник входного тока 4, состоящий из ОУ 5 и резисторов 6 - 8, Между выходом 9 ОУ 1 и его инвертируюшим входом 2 подключен интегрирующий конденсатор 10, параллельно которому подключена цепь, состоящая из переменного резис. тора 11, управляемого эадатчиком 12 постоянной времени интегрирования, и ключа 13. Кроме того, выход 9 ОУ 1 соединен с входом 14 компаратора 15 и входом 16 первого (иннерсного) усилителя 17 с изменяемым коэффициентом передачи. Вход 18 второго (прямого) усилителя 19 с изменяемым коэффициентом передачи соединен с входом интегратора 3, а его выход 20 соединен с входом 21 компаратора 15, выход 22которого соединен с входом 23 формирователя управляющего сигнала 24, который управляет ключом 13 и по управляющему входу 25 управляемый источником входного тока 4, Выход задатчика 12 соединен с управляющими входами 26 и 27 первого 19 и второго 17 усилителей с изменяемым коэффициентом передачи и средним выводом переменного резистора 11. Ключ 28 управляется с выхода формирователя 24Интегратор работает в режиме автоматического отслеживания изменяющегося уровня входного воздействия. с постоянной времени Ти , которую . можно изменять программно в широких пределах (3-3000) с. 5Схема работает следующим образом.С помощью программного блока задатчика Ти 12 автоматически или,вручную дискретно или,плавно можно изменять коэФФициент усиления второго (пря мого) усилителя 19 и первого (инверсного) усилителя 17, а также величину переменного резистора 11.Выходное напряжение прямого усилителя 19 является опорным для вхо да 21 компаратора 15, на второй вход 14 которого поступает линейно-изменя. ющее напряжение свыхода 9 ОУ 1. Скорость изменения этого напряжения за/висит от постоянной времени резисто ра 8 и конденсатора 10, от коэффициента усиления источника входного тока и от величины самого входного воздействия ьБ.Величина опорного напряжения на входе 21 компаратора 15 также зависит от величины ЬП и коэффициента усиления (прямого). усилителя 19.Если источник 4 и усилитель 19 работают в линейных усилительных ре- . жимах, то время, в течение которого линейно-изменяющееся напряжение на входе 21, будет постоянным, не зави-, сящим от величины входного воздействия ЬП , а будет зависеть толь.ко от параметра й С резистора З 5 8 и конденсатора 10 й коэффициента усиления К 1 усилителя 19Так. как Тн -- ВЕ СК, К 1,а В Св данном случае величина постоянная, то праграммным изменением коэффициента Й постоянную интегрирования Т можно изменять.в широких пределах.При изменении входного воздействия на величину 6 О на входе 3 источник входного тока 4 выдает в цепь ин тегрирования по входу 2 ОУ 1 ток, под действием которого на выходе 9 ОУ 1 появляется линейно-изменяющее напряжение, которое поступает на вход 14 компаратора 5 и вход 16 инверсного усилителя 17. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением компаратора 15, поступающим на вход 21 с выхода прямого усилителя 19, величина которого Зависит от величины входного воздействия и от коэффициента усиленияК прямого усилителя 19.При достижении выходного напряже- .ния с ОУ 1 на входе 14 компаратора 15величины опорного напряжения на.входе 21, на выходе 22 его появляется сиг"нал, воздействующий на формирова-;.тель 24.Ключ 13, заваакаясь, шунтирует интегрирующий конденсатор 10 переменным резистором 11, величина которого Ви =К йу, а ключ 28, замыкаясь,шунтирует оезистор 7.С этого момента интегрирующий конденсатор 10 прекращает заряжаться и,если д на входе 3 не будет далееизменяться, на выходе 9 ОУ 1 будетподдерживаться постоянная величина напряжения, равная АПК, а навыходе инверсного усилителя 17будет поддерживаться напряжение,равное величине ЬО после срабатывания компаратора 15, так как коэффициент усиления инверсного усилителя 17 равен К=)1 К,Точность автоматического поддерживания неизменным уровня напряженияна восходе 29 интегратора будет определяться величиной гистереэиса компас.ратора 15 и постоянной времени .Ты.==ВЭС К =й,( Со .При дальнейшем изменении входного воздействия любого знака интегратор начинает отрабатывать на выходе 29 его интегралс дальнейшим автоматическим поддержанием неизменным уровня напряженияП-По+оПТаким образом, в предлагаемом. интеграторе расширение диапазона изменения постоянной времени достигается тем, что всякое изменение напряжения любого знака на входе вызываетлинейное изменение напряжения.на выходе с помощью масштабных усилителей, управляеьюх задатчиком от ЭВИили вручную. Это изменениепостоянной времени интегрирования произво-:дится без изменения параметров интегрирующей цепи В и Сдинтегратора.После отработки приращения напряжения на входе интегратор. будет автофматически поддерживать на,выходе напряжение, равное сумме начальногонапряжения и приращения.В частном случае устройство будетавтоматически поддерживать нулевоевыходное. напряжение при нулевомвходном.Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каэ 5215/50 Тираж 706 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра