Релейный операционный усилитель

(56) 1, Авторское свВ 615495, кл. С 06 С2. Авторское свидВ 809220, кл, С 06 Стотип). технический о комсомола детельство СССР7/,12, 1977,тельство СССР7/12, 1979 (проеди- лнилью п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(5) РЕЛЕЙНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, релейный элемент, блок потенциального разделения, другой вход сумматора является входом релейного операционного усилителя, делитель частоты, вход которого подключен к выходу ре" лейного элемента, блок питания, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цеовьвпения точности работы, в него. введены дополнительныи интегратор, первый и второй дополнительныерелейные элементы, дополнительныйсумматор, соединенные последовательно пропорционально-дифференцирующийблок, блок выделения модуля и элемент НЕ, выход делителя частоты подключен ко входу пропорционально-дифференцирующего блока, выход блокапотенциального разделения соединенсо входом первого дополнительного релейного элемента, выход которого является выходом релейного операционного усилителя, выход элемента НЕподключен к первому входу дополнительного сумматора, выход которогочерез дополнительный интегратор соединен со входом второго дополнительного релейного элемента, выход которого подключен ко второму входу дополнительного сумматора и ко входублока питания, выход которого сонен с шиной питания первого допотельного релейного элемента.1 О 98 ООг 3Изобретение относится к усилитель- частоты подключен кным устройствам с широтно-"импульсным нально-дифференцирпреобразованием сигнала и может быть ход блока потенциалиспользовано в аналоговых вычисли- соединен со входомтельных машинах. тельного релейногоИзвестен релейный операционный которого является вусилитель, содержащий сумматор, нн- операционного усилитегратор, релейные элементы, элемент мента НЕ подключен"равнозначность"1 3, дополнительного сумОднако известное устройство харак торого через дополнтеризуется относительно низкой точ- тор соединен со вхо 1костью работы. , ннтельного релейногНаиболее близким к предложенному которого подключен1 янляется релейный операционный уси- дополнительного сулитель, содержащий последовательно 15 блока питания, выховключенные источник управляющего нен с шиной питаниясигнала, широтно-импульсный модуля- тельного релейноготор, блок потенциального разделения, На чертеже изобрфильтр, выход которого является . ная схема предложенвыходом усилителя, триггер, вход ко О операционного усилиторого соединен с выходом широтно- усилитель содеримпульсного модулятора, а выход под- полнительный сумматключен к входу блока питания фильт, дополнительный ира 21. ный элемент 5, первЭто устройство имеет достаточно 25 полнительные релейньвысокую надежность и точность работы 7, блок потенциальнопри использовании модулятора с посто делитель частотыяниой частотой несущих колебаний. Од- нально-дифференцирнако при введении в схему модулятора блок выделения модулс частотно-широтно-импульсной модуля- ЗО мент НЕ 12, блок питцией точность работы устройства сни" 14 и выход 15.жается, С ростом амплитуды сигнала Предложенный релеуправления интервал дискретизации нь 1 й усилитель работавыходных импульсов модулятора увели- образом.чивается, что приводит к соответству З 5 Основной канал прющему снижению частоты импульсов на сигнала со входа 14выходе триггера. Это вызывает увели- матора 1, интеграторчение амплитуды пульсаций напряжения элемента 5, блока попитания фильтра, что влечет эа собой деления 8, выполненнухудшение точности работы. в виде разделительноцелью изобретения является повыше- ра, первого дополнитние точности работы. го элемента б. еле Поставленная цель достигается тем, что релейный операционный усилитель, содержащий соединенные последо- фз вательно сумматор, интегратор, репейный элемент, блок потенциального разделения, другой вход сумматора является входом релейного операционного усилителя, делитель частоты, вход ко- зо торого подключен к выходу релейного элемента, блок питания, введены дополнительный интегратор, первый и второй дополнительные релейные элементы, дополнительный сумматор, соединенные 55 последовательно пропорционально-дифФеренцирующий блок, блок выделения модуля и элемент НЕ, выход делителя о входу пропорцио-ующего блока, выьного разделенияпервого дополниэлемента, выходыходом релейноготеля, выход элек первому входуматора, выход коительный интегралом второго дополо элемента, выходко второму входумматора и ко входуд которого соеди"первого дополниэлемента,ажена функционального релейноготеля.жит сумматор 1, доор 2, интеграторнтегратор 4, релей"ый и второй дое элементы 6 иго разделения9, пропорциоующий блок 10,я 11, элеания 13, входйный операционет следующимеобраэованиясостоит из сума 3, релейноготенциального разого, например,го трансформатоельногорелейноР иный элемент 5 идополнительный релейный элемент бимеют симметричные относительно нулевого уровня пороги переключения,а их выходной сигнал неизменен помодулю амплитуды и меняется толькопо знаку в пределах, определяемых напряжением источника питания.Каскад, образованный сумматороминтегратором 3 и релейным элементом5, представляет собой систему, рабо"тающую в режиме устойчивых автоколебаний с частотно-широтно-импульсноймодуляцией,При отсутствии сигнала на входе) 14 выходной сигнал релейного элемента 5 имеет форму биполярных импуль 1098007сов типа "меандр" со средним нулевымзначением. Сигнал на выходе интегратора 3 симметричен относительно нулевого уровня, имеет форму симметричной "пилы", а его амплитуда нормируется значением порогов переключателярелейного элемента 5.Наличие сигнала на входе 14 вызывает изменение производной выходногосигнала интегратора 3. В один полупериод автоколебаний скорость изменения выходного сигнала интегратора 3определяется суммой напряжений навходе 14 и выходе релейного элемента 5, а в другой полупериод - разностью этих напряжений. При этом изменяется (уменьшается) частота автоколебаний и скважность выходных импульсов релейного элемента 5В результате постоянная составляющая выходного сигнала релейного элемента 5 запериод автоколебаний достигает уровня, пропорционального величине сигнала на входе 14,Разделительный трансформатор, выполняющий функции блока потенциального разделения 8, является дифференцирующим.В момент изменения знака импульсов на выходе релейного элемента 5на выходе блока потенциального разделения 8 формируются импульсымалой длительности, амплитуда которых достаточна для переключения пер"вого дополнительного релейного элемента 6. В результате на выходе 15формируется сигнал, который полностьюповторяет форму выходных импульсоврелейного элемента 5.Делитель частоты 9, пропорционально-дифференцирующий блок 1 О, блок выделени 6 модуля 11 и элемент НЕ 12определяют работоспособность основно"го канала преобразования релейногооперационного усилителя,Делитель частоты 9 преобразует выходной сигнал релейного элемента 5 вбиполярные импульсы типа "меандр" сосредним нулевым значением, период которых в два раза превышает период импульсов на выходе релейного элемента 5.Пропорционально-дифференцирующийблок 10 предназначен для передачи безискажений на вход блока выделениямодуля 11 переменной составляющейвыходного сигнала делителя частоты 9и подавления его постоянной составляОющей. С помощью блока выделения модуля11 выходные импульсы пропорционально-дифференцирующего блока 10 выпрямляются. В результате на выходе элемента НЕ 12 Формируется сигнал логического нуля.Каскад, образованный дополнительным сумматором 2, дополнительным интегратором 4 и вторым дополнительнымрелейным элементом 7, также представляет собой систему, работающую в ровжиме устойчивых автоколебаний с частотно-широтно-импульсной модуляцией.Блок питания 13 Формирует напряжение питания первого дополнительногорелейного элемента 6. Его вход гальвгнически разделен по отношению квыходу второго дополнительного релейного элемента ,При работоспособном каскаде из сумматора 1, интегратора 3 и релейногоэлемента 5, о чем можно судить по наличию в нем режиме автоколебаний,выходной сигнал элемента НЕ 12 равенкулю. В этом случае на выходе второгодополнительного релейного элемента 7формируется высокочастотный сигнал,имеющий форму прямоугольных биполярных импульсов со средним значением,равным нулю. Выходные импульсы второго дополнительного релейного элемента7 в блоке питания 13 выпрямляются ипри необходимости дополнительно фильтруются, что обеспечивает напряжениеЗ 5 питания первого дополнительного релейного элемента 6.Предположим, что каскад из сумматора 1, интегратора 3 и релейногоэлемента 5 оказался неработоспособным.В этом случае сигнал на выходерелейного элемента 5 принимает одноиз фиксированных значений, определяемых напряжением источника питания.Сигнал на выходе делителя частоты45 9 также становится фиксированным поуровню и во времениЭто вызывает уменьшение до нулязначений выходных напряжений пропорционально-дифференцирующего блока 1050 и блока выделения модуля 11, так каккоэффициент передачи пропорциональнодифференцирующего блока 10 по отношению к постоянной составляющей выходного сигнала делителя частоты 955 бесконечно мал. В результате на выходе элемента НЕ 12 появляется сигнал с уровнем логической единицы, который должен превышать допустимую величину входного сигнала дополнитель1098007 Составитель О.ОтрадновТехред Т,Дубиичак Корректор Г.Решетник Редактор Н.Горват в ввв в в щва вв ет вм вщвтев Заказ 4207/40 Тирак 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Уагород, ул. Проектная, 4 но сумматора 2. При этих условияхпоявление сигнала логической единицына выходе элемента НЕ 12 вызываетсрыв ремима автоколебаний в каскадеиз дополнительных сумматора 2, интег-ратора 4 и релейного элемента 7, чтов свою очередь приводит к уменьшениюдо нуля выходных сигналов первогодополнительного релейного элемента 6и блока питания 13. 10Таким образом, при неработоспособ"ности основного канала преобразования .сигнал на выходе 15 принимает нулевоезначение.В отличие от устройства-прототипа Ов предложенном релейном операционномусилителе частота первичного напряжения блока питания 3 не зависит от величины сигнала на входе 14. Следа" вательно, уровень пульсаций сигнала на выходе 15 постоянен и не зависит от изменения частоты автоколебаний каскада, образованного сумматором 1, интегратором 3, релейным элементом 5. При этом частота автоколебаний каскада, образованного дополнительными сумматором 2, интегратором 4 и вторым дополнительным релейным элементом 7, моает быть выбрана достаточно высокой.По сравнению с устройством-прототипом предловенный релейный операционный усилитель обладает более высокой точностью работы.