Релейный операционный усилитель

(про Р рчто, сботы,ОсудАРст 8 енный нОмитет с О ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИй И ОТН ОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ 2, Авт и Р8004,тотип),(54)(57) РЕЛЕЙНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬусодержащий разделительныйтрансФорматор, выводы первичнойобмотки которого являются входом релейного операционного усилителя,операционный усилитель, между неинвертирующим входом и выходом которого включен первый масштабный резистор, выход операционного усилителясоединен с первым выводом вторичнойобмотки разделительного трансформатора, второй вывод которой черезвторой масштабный резистор подключен к шине нулевого потенциала, третий и четвертый масштабные реэистоы о т л и ч а ю щ и й с я тем,целью повышения точности рав него введены дополнительный. 8010705 А операционный усилитель сумматор, дифференцирующий элемент, первый, второй и третий операторные четырехполюсники, причем второй вывод вторичной обмотки разделительного трансформатора через первый операторный четырехполюсник соединен с инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя включен второй операторный четы" рехполюсник, выход дополнительного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход операционного усилителя через третий операторный четырехполюсник и через дифференци- а рующий элемент соединен соответственно с первым и вторым входами сумматора, третий вход которого соединен с выходом дополнительного операционного усилителя, выход сумматора является выходом релейного операционного усилителя и через четвертый масщтабный резистор соединен .с неинвертирующим входом операционного усилителя.Изобретение относится к автоколебательным усилительным устройствамс широтно-импульсным преобразовайием сигнала и може быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. 5Известен релейний операционныйусилитель, содержащий интегратор,релейный элемент, разделительныйтрансформатор, ключи и масштабныерезисторы Г 1 3. 10Данное устройство характеризуется низкой точностью работы.Наиболее близким к предлагаемомуявляется релейнцй операционный усилитель, содержащий разделитльный 15трансформатор, выводы первичной обмотки которого являются входом релейного операционного усилителя,первый вывод вторичной обмотки разделительного трансформатора черезмасштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, а также спервой обкладкой разделительногоконденсатора, вторая обкладка которого через второй масштабный резис 1.тор соединена с инвертирующим входом Операционного усилителя, выходкоторого подключен ко второму выводу вторичной обмотки разделительного трансформатора, между неинвертирующим входом и выходом операцион- З 0ного усилителя включен третий масштабный резистор, неинвертирующий иинвертирующий входы операционногоусилителя через соответствукициемасштабные резисторы подключенык 35шине нулевого потенциала, встречновключенные ограничительнйе стабилитроны, вторые выводы которого соединены с обкладками разделительногоконденсатора 23, 40Известное устройство отличаетсяневысокой точностью вследствие малого динамического диапазона входно-го сигнала, большим урознем пульса- .ций ВыхОднОГО сигнала и наличием 45импульсных помех на фронтах выходного сигнала,Цель изобретения - повышение.точности работы,Поставленная цель достигаетсятем, что в релейный операционныйусилитель, содержащий разделительныйтрансформатор, выводы первичной Обмотки которого являются входом релейного операционного усилителя,операционный усилитель, между неинвертирукицимвходом и выходом которо"го включен первый масштабный резистор, выход Операционного усилителясоединен с первым выводом вторичнойобмотки разделительного трансформа- ,60тора, второй вывод которой черезвторой масштабный резистор подключен к шине нулевого потенциала, тре.тий и четвертый масштабные резисторы, введены дополнительный операци онный усилитель, сумматор, дифференцирующий элемент, первый, второй итретий операторные четырехполюсники, причем второй вывод вторичнойобмотки разделительного трансформатора через первый операторный четы-рехполюсник соединен с инвертирукицимвходом дополнительного операционного1 усилителянеинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, между инвертирующим входоми выходом дополнительного операционного усилителя включен второй операторный четырехполюсник, выход до"полнительного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с неинвертирующимвходом операционного усилителя,инвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход операционного усилителя черезтретий операторный четырехполюсники через дифференцирующий элемент соединен соответственно с первым ивторым входами сумматора, третийвход которого соединен с выходомдополнительного операционного усили-,теля, выход сумматора является выходом релейного операционного усилителя и через четвертый масштабныйрезистор соединен с неинвертирующимвходом операционного усилителя.На фиг1 изображена функциональная схема предлагаемого усилителя;на фиг, 2 - то же, первого операторного четырехполюсника; на фиг,Зто же, второго. операторного четырехполюсника; на фиг, 4 - то же,третьего операторного четырехполюсника; на фиг, 5 и Фиг. б - временные диаграммы сигналов,устройство содержит разделительный трансформатор 1, первый 2, второй 3 и третий 4 операторные четырехполюсники, операционный усили-тель 5, первый б, второй 7, третий 8 и четвертый 9 масштабные резисторы, дополнительный операционный усилитель 10, дифференцирующийэлемент 11, сумматор 12, шину 13нулевого потенциала, вход 14 и выход 15 релейного операционного усилителя, первый 16 и второй 17 масштабные резисторы, первый 10 и вто"рой 19 фильтрующие конденсаторыпервого операторного четырехполюсника 2, первый 20, второй 21 и третий 22 масштабные резисторы, первый23 и второй 24 стабилитроны второго операторного четырехполюсника 3,первый 25, второй 26 и.третий 27масштабные резисторы третьего операторного четырехполюсника 4.Релейный операционный усилйтельработает следующим образом.Дополнительный операционный усиЛитель 10 С первыми вторым опера"торными четырехполюсниками 2 и 31070567 предназначен для масштабного преоб-.разования и инвертирования сигналана втором масштабном резисторе 7(фиг, 5). Операционный усилитель 5представляет собой регенеративныйкомпаратор с положительной обратной связью через первый масштабныйрезистор б.Пороги переключения регенеративного компаратора (фиг 56, прямые)определяются соотношением сопротивлений первого и третьего масштабныхрезисторов 6 и 8 и симметричны относительно нулевого уровня. Выходной(фиг. 5 е) неизменен по амплитуде именяется только по знаку в пределах,определяемых напряжением источникапитания,При отсутствии сигнала на входе14 перемагничивание разделительноготрансформатора 1 осуществляется током, протекающим через его вторичную обмотку, В момент насыщенияразделительного трансформатора 1 навтором масштабном резисторе 7 возникает импульс напряжения (фиг, 5 а),который инвертируется дополнитель-ным операционным усилителем 10(фиг. 56) и приводит к переключениюоперационного усилителя 5 (фиг.5 М.,После изменения знака сигнала(фиг, 58) начинается перемагничивание, разделительного трансформатора 1, которое длится до момента возникновения броска тока во вторичнойобмотке и очередного переключенияоперационного усилителя 5. В даль-,нейшем процесс периодически повторяется. Амплитуда импульсной составляющей выходного сигнала допол.нительного операционного усилителя10 определяется порогами переключения операционного усилителя 5(фиг, 56), а переменная составляющая сигнала пропорциональна токухолостого хода разделительноготрансФорматора 1. сигнал на выходе 15 (фиг. 54 )имеетнизкий уровень пульсаций.При наличии сигнала на входе 14перемагничивание разделительноготрансформатора 1 в один иэ полупе риодов выходного сигнала операционного усилителя 5 осуществляется подвоздействием разности токов первичной и вторичной обмоток, а в другой полупериод - под воздействием 10 суммы токов. Это приводит к измеиению скважности импульсов выходногосигнала операционного. усилителя 5(фиг. бг), среднее значение которыхустанавливается пропорциональнымуровню входного сигнала.Постоянная составляющая выходногосигнала операционного усилителя 5приводит к вертикальному смещениюсигналов на втором масштабном ре-1 эисторе 7 (Фиг, ба) и на выходе дополнительного операционного усили-теля 10 (фиг, б о) относительно нулевого уровня. С помощью третьего операторного четырехподюсника 4 амплитуда сигна" ла уменьшается до величины (Фиг. 5. г) равной амплитуде переменной составляющей сигнала (фиг, 5 Я. В сумматоре 12 эти сигналы взаимно компен-сируются, Для частичного подавления импульсной составляющей выходного сигнала дополнительного операционного усилителя 10 служит диффереицирующий элемент 11, с помощью которого дифференцируется и инвертируется. КоэфФициент передачи дифференцирующего элемента 11 выбирается таким, чтобы сигнал на еговыходе (фиг. 58),соответствовал амплитуде импульсной соетавляющей выходного сигнала дополнительного операционного усилителя 10. 3 результате Пороги переключения операционного усилителя 5 определяют зону ограничения статической характеристикирелейного операционного усилителя.Поэтому для получения наибоЛьшегодинамического диапазона входного ЗО сигнала пороги переключения желательно выбирать максимальными.С другой стороны, увеличение порогов ведет к росту погрешности работы, так как при вертикальном сме щении сигнала (Фиг, 56) амплитудаположительного импульса увеличива,ется, а отрицательного " уменьшается. В результате возникает мультипликативный дрейф нуля выходного 4 сигнала автоколебательнбго усилител(Этот недостаток устраняется засчет подключения выхода сумматора 12через четвертый масштабный резистор 9 к неинвертирующему входу опе рационного усилителя 5.Наиличие сигнала на выходе сумматора 12 приводит к смещению зонынеоднозначности операционного усилителя 5 (фиг. бв, прямые). В результате этого амплитуды положительного и отрицательного импульсовуравниваются и дрейфовая ошибка. уменьшается. В сумматоре 12 выходные сигналы дополнительного операционного усилителя 10 (фиг. бв) и 55 третьего операторного четырехполюсника 4 (Фиг. ба) суммируютсячто обеспечивает подавление пульсаций на выходе 15 (фиг. бе) .Предлагаемый релейный операцион ный усилитель по сравнению с известным обладает повышенной точностьюработы благодаря уменьшению уровняпульсации и импульсных помех в выходном сигнале, а также уменьшению 65 дрейФа нуля.ННИИ 1 И Заказ 1 П "Патейтф, к. л 1070567 7 Тир д, ул Циг одписное ктная,4