Интегратор

(И (И)15 С 06 С 7/186 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙи двтоЕСИомМ свиДатюдьСтву 3 Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Забродин Ю.С, Промьввленная электроника. И., "Высшая школа", 1982, с. 159-160.2, Авторское свидетельство СССР У 920756, кл, С 06 С 7/186, 1980 (прототип).(54)(57) ИНТЕГРАТОР, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый замыкаквций ключ соединен с выходом операционного. усилителя, являющимся выходом интегратора, интегрирующийконденсатор, одна обкладка которого подключена к выходу операционного усилителя, а другая через первый размыкавзций ключ соединена с первой обкладкой первого запоминающего конденсатора, подключенного второй обкладкой к инвертирукщему входу операционного усилителя, общий вывод первого размыкаищего ключа и первого запоминающего конденсатора через первый масштабный резистор соединен с входом интегратора и через второй замыкающий ключ - с шиной нулевого потенциала, второймасштабный резистор и третий замыкающий ключ, первые выводы которыхсоединены с шиной нулевого потенциала,а второй вывод третьего замыкающего ключа соединен с первой обкладкойвторого запоминающего конденсатора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьввения точности интегрирования,в него введены второй итретий размыкаквцие ключи и четвертый замыкающий ключ, причем перваяобкладка второго запоминающего конденсатора через второй размыкающийключ соединена с вторым выводом вто"рого масштабного резистора; втораяобкладка второго запоминающего конденсатора через четвертый замыкающий ключ подключена к инвертирующему входу операционного усилителяи через третий замыкающий ключ -к общему выводу первого масштабногорезистора и первого запоминающегоконденсаторА, а неинвертирующийвход операционного усилителя соединена с шиной нулевого потенциала.10880 О 15 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и аналого"цифровых преобразователях интегрирующего типа,Известен аналоговый интегратор, состоящий из входного резистора, операционного усилителя и конденсатора обратной связи 1Недостаток этого устройства заключается в наличии погрешности интегрирования, связанной с неидеальностью параметров операциойного усилителя: наличие напряжения смещения нуля вносит ошибку в интеграл входного сигнала.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяинтегратор, в котором компенсациянапряжения смещения нуля осуществляется посредством запоминания его величины на запоминающем конденсаторе,одна обкладка которого соединена синвертирующим входом операционногоусилителя, через замыкающий ключ 25соединена с выходом операционногоусилителя, другая обкладка черезвходной резистор соединена с входоминтегратора, через замыкающий ключсоединена с шиной нулевого потен- ЗОциала, через последовательно включенные размыкающий ключ и интегрирующий конденсатор соединена с выходом операционного усилителя 21. Недостаток известного устройства заключается в том, что напряжение на выходе операционного усилителя, который является выходом интегратора, отлйчается от интеграла входного сигнала на величину- " ц ю;где Б - напряжение смещения нуляоперационного усилителя;С,С - емкость интегрирующего45и запоминающего конденсаторов соответственно,Целью изобретения является повышение точности интегрирования.Поставленная цель достигается тем,5 О что в интегратор, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый замыкающий ключ соединен с выходом операционного усилителя, являющимся вы ходом интегратора, интегрирующий конденсатор, одна обкладка которого подключена к выходу операционного гусилителя, а другая через первый размыкающий ключ соединена с первой обкладкой первого запоминающего кон, денсатора, подключенного второй обкладкой к инвертирующему входу операционного усилителя, общий вывод первого размыкающего ключа и первого запоминающего конденсатора через первый масштабный резистор соединен с входом интегратора и через второй замыкающий ключ - с шиной нулевого потенциала, второй масштабный резистор и третий замыкающий ключ, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, а второй вывод третьего замыкающего ключа соединен с первой обкладкой второго запоминающего конденсатора, введены второй и третий размыкающие ключи и четвертый замыкающий ключ, причем первая обкладка второго запоминающего конденсатора через второй размыкающий ключ соединена с вторым выводом второго масштабного резистора, вторая обкладка второго запоминающего конденсатора через четвертый замыкающий ключ подключена к инвертирующему входуоперационного усилителя и через третий замыкающий ключ - к общему выводу первого масштабного резистора и первого запоминающего конденсатора, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала.На чертеже представлена функциональная схема интегратора.Интегратор содержит операционный усилитель 1, интегрирующий конден" сатор 2, первый масштабный резистор 3, эаломинащцие конденсаторы 4 и 5, второй масштабный резистор 6, замыкакицие ключи 7-10 и размыкающие ключи 11-13. Инвертирующий вход операционного усилителя через первый замыкающий ключ 7 соединен с выходом операционного усилителя, являющимся выходом интегратора, через первый запоминающий конденсатор 4 и второй замыкающий ключ 9 соединен с шиной нулевого потенциала, через последовательно включенные третий замыкающий ключ 8, второй запоминающий конденсатор 5, и четвертый запоминающий ключ 10 соединен с шиной нулевого потенциала, через первый запоминающий конденсатор 4 и послецовательно включенные второй размыкацций ключ 12, второй запоминающий08807 конденсатор 5, третий размыкащщий ключ 1 и второй масштабный резис" тор 6 соединен с шиной нулевого потенциала, через первый запоминащций конденсатор 4 и первый масштабный резистор 3 соединен с входом интегратора, через первый запоминающий конденсатор 4 и последовательно включенные первый размыкающий ключ 13 и интегрирующий конденсатор 2 0 соединен с выходом операционного усилителя.Неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала. 15С помощью ключей осуществляется два режима работы интегратора: режим запоминания напряжения смещения нуля операционного усилителя и режим интегрирования, ЮВ режиме запоминания напряжения смещения нуля ключи 7-10 замкнуты, ключи 11-13 разомкнуты, При этом ин- вертирующий вход операционного усилителя 1 через ключ 7 замыкается с д его выходом, Запоминающие конденсаторы 4 и 5 через ключи 8-10 подключаются параллельно входу операционного усилителя 1. Так как коэффициент усиления усилителя в этом случае равен единице, то напряжение на его выходе равно напряжению смещения ну" ля, Запоминающие конденсаторы 4 и 5 заряжаются до уровня Цс. В режиме интегрирования ключи 35 7-О разомкнуты, а ключи 11-13 замкнуты. В этом случае на выходе операционного усилителя будет присутствовать напряжениеф 0 дО д 0 40Еы Сх Ю С 5 ,И ф,0- напряжение на выходеоперационного усилителя;С - емкость интегрирующе- Ъго 2 и запоминающих4 и 5 конденсаторовсоответственно; К, - величина сопротивления первого масштабного резистора 3; 4Ц 2, Ц - напряжения на запоминающих конденсаторах4 и 5 соответственно.Так как ток разряда конденсатора 5 имеет направление, противоположное току разряда конденсатора 4, напряжения на запоминакщих конденсаторах определяются напряжениямисЦ = Ц ехр(-К С )См В бхС 2 сЦс, ехр ( )3 К 2 СЗ где К - величина входного сопроЭхтивления операционного усилителя 1; К - величина сопротивления2резистора 6;- время непрерывной работыинтегратора в режиме интегрирования.Чтобы запоминающие конденсаторыза время интегрирования не успелиразрядиться и тем самым внести ошибку в интеграл входного сигнала,должны выполняться условияКвх.сг ) с 1 К 2 СЗ т сПри выполнении этих условий экспоненты с большой точностью описываются двумя первыми членамн их разложения в ряд Тейлора,Тогда напряжение на выходе интегратора С 2 +ВЫХ К С Вх,С смос С+ ц + - ц - - цК С, с" С с" КС см2 мПри С =.С и К К ошибки интеЭ 2 Ьхгрирования входного сигнала, обусловленные наличием напряжения смещения нуля операционного усилителя, сводятся к минимуму.Таким образом, точность интегрирования входного сигнала повышается. Особенно эффективно использование изобретения в интеграторах на операционных усилителях, входные каскады которых выполнены на полевых транзисторах (так каю в этом случае входные токи операционного усилителя малы и основной вклад в ошибку интегрирования вносит напряжение смещения нуля)1088017 Составител горова Техред Ж, акт Заказ 2675/ 99 Подл дарственного комитет изобретений и открыт Ж Раущская наб ноеСССР Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж ВНИИПИ Го по делам 3035 у Моск