Интегратор с автоматической коррекцией нулевого уровня

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9 Я И) С 06 С 7 1 СТВУ илителяторого через го вы ого заинен. едзаь гкаюмык и ци щии ключ г 1 одключец геин ируюнного усипервый лителя, запомни оедицецному чере ющии конденсатор цино потенциала, инпер нуле Во ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ РСНОМЪГ СВИДЕТ(71) Ленинградский ордена Ленинаэлектротехнический институтим. В,И.Ульянова (Ленина)(56) 1. Патент СПЛ Н 9 3667055,кл. 330-9, опублик. 1976.2, Авторское свидетельство СССРК 811285, кл. 0 06 С 7/18, 1978(прототип),(54) (57) ИНТЕГРАТОР С АВТОМАТИЧЕСКОЙКОРРЕКЦИЕЙ НУЛЕВОГО УРОВНЯ, содержащий первый операционный усилитель,инвертирующий вход которого подключен, к источнику входного тока, первой обкладке интегрирующего конденсатора и через первый замыкающий ключсоелицсц с шиной нулевого потенциала, цторойг ош.рационцый усилитель,выход которого через второй замыкаюходу первого операци ЕТЕНИЯ "вход второго операционного соединен с первой обкладког запоминающего конденсаторапервый размыкающий ключходом, вторая обкладка втопоминающего конденсатора сс первым выходом третьего щего ключа и через второи размыкающий ключ подключена к шине нулевого потенциала, и четвертый замыкающий ключ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точцости интегрирования, в него введены третий операционный усилитель, третий разающий ключ, причем выход первого операционного усилителя подключен к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, ггцвертирующий вход которого соедицец с второй обкладкой интегрирующего конденсатора через четвертый замыкающий ключ подключен к шине пулевого потенала, третий размыкающий ключ включен между инвертирующим входом и выходом третьего операциоццого усилителя, соединенным с вторым выводом третьего замыкающего ключа, а цеицвертирующии вход второго ппг рациоцно го усилителя соединен с шццой цулево го потенциала,1 1104539 2 1 О 20 тора. 30 35 4045 50 Изобреецие тцосит.я к элокдоцике и радот хике и может быть ис.иользонано н рдзичих устрзй тцдх автоматики и и амри 1 Р эо Рхи к и,Изес с итегрд ; ры, построенцыс на основе усилителей с автоматической коррекией цуецого уровня и состс ляие из осоного оеацисного усилителя (ОУ), охваченного смкостной обратпи связью, дополцитсльцогоуси.ителя, вход соторго подсоединенк выходу основного ОУ, запоминающегоконденсатора и ключа, псдключеццогок цеиннертирующему входу основного ОУ. К иннертирующему входу основного ОУ подключецы источник входого тока,ицтегрирующии конденсатор и входной ключ, второй вывод которого подключен к общей (нулевой) шине интеграТакие интеграторы позволяют понысить точность интегрирования входного воздействия за счет компенсации напряжения смещения (и его дрейФя) оснонного ОУ ( 1. Однако цаиряжеие смещения компенсируется неполностью, что обусловлено запоминанием напряжения смещения и ца интегрирующем коденсаторе. Кроме того, на интегрирующем конденсаторе запоминается напряжение смещения дополнительного усилителя, что также снижает тоность интегрирования.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является интегратор с автоматической коррекцией нулевого уровня, содержащий первьй и второй ОУ, замыкающиеи размькающие ключи, интегрирующийконденсатор, первый и второй запоминающие коцденсаторь, причем инвертирующий вход первого ОУ подключен кисточнику входного тока, через первый замыкающий ключ соединен с шинойнулевогс потенциала и через интегрирующий конденсатор - с выходом ОУ,выход второго ОУ через второй замыкающий ключ подключен к неинвертирующему входу псрвого ОУ, соединенному через первый запоминающий конденсаторниной нулевого потенциала, ицвертирующий вход второго ОУ черезтретий замыкающий ключ соединен с его выходом и через второй запоминающий конденсатор подключен к общему ыноду последовательно соединенных четнертсго и пятого замькающих ключей, включсццых между выходом перво го ОУ и шиной нулевого от ццид.чд,выход первого ОУ яляется ыходсмустройства с 2 1.Недостатком и цс сто о ус трои.тнаявляется неполная комис цепция иревности, обусловленная дпоминдцисмнапряжения погрешности ца итигррующем конденсаторе,Целью изобретения является поцьшецие точности интегрирования путемустранения напряжения погрешности на интегрирующем кс.ндецсдторе. Поставленная цель достигается тем, что в интегрдтор с автоматической коррекцией нулевого уровня, содержащий первый операноный уси итель, инвертирующий вход которогоподключен к источнику входного тока,первой обкладке интегрирующего конденсатора и через первый замыкаюяийключ соединен с шиной нулевого потенциала, второй операционный усилитель,выход которого через второй замыкающий ключ подключен к цеицнертирующему входу первого операционного усилителя, соединенному через первый запоминающий конденсатор с шиной нулевого потенциала, инвертирующийвход второго операционного усилителясоединен с первой обкладкой второгозапоминающего конденсатора и черезпервый размыкающий ключ - с его выходом, вторая обкладка второго запоминающего конденсатора соединена с первым выходом третьего замыкающего ключа и через торой размыкающий ключ подключена к шине нулевогопотенциала, и четвертый замыкающийключ, введены третий операционныйусилитель и третий размыкающий ключ,причем выход первого операционногоусилителя подключен к неиннертирующему входу третьего операционногоусилителя, инвертирующий вход которогц соединен с второй обкладкс 1 йинтегрирующего конденсатора и черезчетвертый замыкающий ключ подключенк шине нулевого потенциала, третийразмыкающий ключ включен между инвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя, соединенным с вторым выводом третьего замыкающего ключа, а неинвертирующийнход второго операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала,Сущность изобретения здкюдется в том, что в режиме запоминания цдп 1104539ряжения компенсации обе обкладки интегрируемого конденсатора оказываются соединенными с шиной нулевого потенциала, что устраняет запоминаниенапряжения погрешности на интегрирующем конденсаторе,На чертеже приведена функциональная схема интегратора с автоматической коррекцией нулевого уровня.1 ОИнтегратор содержит источник 1 входного тока, первый замыкающий ключ 2, первый запоминающий конденсатор 3, интегрирующий конденсатор 4, первый операционный усилитель 5,15 второй. замыкающий ключ 6, первый размыкающий ключ 7, второй операционный усилитель 8, третий операционный усилитель 9, четвертый замыкающий 10 и третий размыкающий 11 ключи, второй20 запоминающий конденсатор 12, третий замыкающий 13 и второй размыкающий 14 ключи. Между инвертирующим входом ОУ 5 и шиной нулевого потенциала включены источник .1 входного тока и замыкающий ключ 2, а между неинвертирующим входом ОУ 5 и шиной нулевого потенциала - первый запоминающий конденсатор 3, интегрирующий конденсатор 4 включен между инвертирующими входами ОУ 5 и ОУ 9, замыкающий ключЗО 6 включен между выходом ОУ 8 и не инвертирующим входом ОУ 5, размыкающий ключ 7 включен между выходом ОУ 8 и его инвертирующим входом, неинвертирующий вход ОУ 8 соединен с З 5 виной нулевого потенциала, инвертирующий вход ОУ 8 через второй запоминающий конденсатор 12 соединен с общим выводом последовательно соединенных замыкающего 13 и размыкающего 4 О 14 ключей, включенных между выходом ОУ 9 и шиной нулевого потенциала, размыкающий ключ 11 включен между выходом ОУ 9 и его инвертирующим входом, замыкающий ключ 10 включен между инвертирующим входом ОУ 8 и шиной нулевого потенциала. Инвертирующий вход ОУ 9 является выходом устройства. В качестве ОУ 5 и 8 могут быть использованы ОУ широкого применения с полевыми транзисторами во входном каскаде, имеющие малую величину входного тока и большое значение коэффициента подавления инфазного сигнала. Таким требованиям удовлетво ряет ОУ типа 140 УЛ 8 А. В качестве ОУ 8 может быть использован любой ОУ широкого применения, например 153 УД 2.В качестве ключей 2, Ь, 7, 1 О, 11,13 и 14 могут быть использованы двемикросхемы К 590 КН 5, каждая из которых содержит четыре независимыхКМОП ключа, Конденсаторы 3, 4 и 12должны иметь минимальный ток утечкии малую постоянную времени поля,Интегратор с автоматической коррекцией нулевого уровня работает вдвух режимах: режиме запоминания компенсирующего напряжения и в режимеинтегрирования.В режиме запоминания компенсирующего напряжения ключи 2, б, 10 и 13замкнуты, а ключи 7, 11 и 14 разомкнуты. Замкнутый ключ 2 отключает источник входного тока и совместно сзамкнутым ключом .10 обеспечивает обнуление конденсатора 4. Замкнутыйв этом режиме ключ Ь обеспечиваетподключение выхода ОУ 8 к конденсатору 3, а замкнутый ключ 13 - подключение выхода ОУ 9 к конденсатору 12.В результате на конденсаторе 3 устанавливается компенсирующее напряжение 0, равноец е 2 31 7к 01 1+1 с 1 с ф , 02 с 17/ 1+ 1 1 с 1 с1 г 32 5оз 11, 1, 1,где ео о ио, - напряжение смещения нуля 5, 8и 9 ОУ соответственно,ффициентф передачи 5, 8 и 9 ОУ соответст-е .гс 12, ог 1 1г(2) При отсутствии входного возлействиявыходное напряжение интегратор цмв режиме интегрирования опредеятся следующим выражением венно.цс 1 г - напряжение наконденсаторе 12.Напряжение на интегрирующем конденсаторе 4 в этом режиме равно нулю (цс 4= О)В режиме интегрирования ключи 2, 6, 10 и 13 разомкнуты, а ключи 7, 11 и 14 замкнуты. В этом режиме, помимо интегрирования входного воздействия, осуществляется запоминани напряжения смещения нуля Е, 8 ОУ на конденсаторе 12,1:е ) - 1 1 - 3 -(-3 ( - - З )и 51 ц Р 11л т (ц1 РГС РРС идеального интегратора.В области мдльо. рем ц црц р-.о цз ( /) имеем аых ,е 31 ем) к 1 Ь, , т ) Юг 1 Р)1 1Р Р )Р- с 1+ - + - 13 ) +1 115 й Г 3у известного устройства выражениедля выходного напряжения ицтегрлтораимеет сгегук(Ис чд-3 Ы Х1ВЫх и 1 3/ 1 из срлгзцения выражений (5) и (б) ляет считать видно преимушество предлаглмого устройства ндд известным. Предлаглмоеустройство обеспечивает более полц /к) р 1=О5-Х ( компецслпи в погревности. Зкономические цр цмуш ( тнл релПри работе н режиме ицтегрирондцця лдгаем 3 го устройстнд азлккчлкт( я сопротивление замкнутого клкчд 11 н У с т 15 л ц Р н и ц 1лт Р 0 Г111 ы : о и1л 1 11 й стю(3 я Орднов р. Улир(5 кц. ВНИИПИ Заказ )2 А/З 7 Тидж 699 Подписное Филиал ППП Патент", г. Ужгород,уд,Проектная, 4 где 1 = Р) - выходное сопротивление цс -точн 1 кл 1 нх(5;1 н 5(3 ткл(", - 3 ецчид емксти интегрирущг Г коцдендторл/- время цнтгргровлния, При цулном входном воздействии из (1), (2) и (3) после преобрд:3 ондция имеем1 31 еОг Г ( СПринебрегая членом 1 ысшего порядкамалости ц полагая К 1 "/ 1 К 21,КЗ 3:5 1, нырджецце /3) можно записатьн ниде ПРаКтИЧЕСКИ ЦЕ УХУДШаЕт ЕРЕ;ДГОЧЦой функи Ицтеграторд, что дсстиглется за счет нклкчеция клкча 11 нь обратной сняли ОУ 9. сл/1(мУ н 15/1 жцц 0(С+ - - -(1+ РЯС)+ .рГС + - 1 рГС)1 3 1 31 лГо 1 отцленц цл ГЗУ кисоп 1 отиченц 3 д 11 цутсг(5ю 13 1311 жця (7,1 с 1 сгу т, ( (3 црц К 1 васо) 11 -со Р РС1т. е. получаем перелт(3 цу функк т, е, "а счет обрдтног сня и нлияцсоротинленця закнутго клк л 11ослабляется н К 1 КЗ р;3 3, Прц цсп(:ь -зовлнии современцьх ГЗУ 1 лс онг 3рименеция К 1 КЗ1 П, чт о 3 н при изготовлении устро 1 Г тн;3 л Глж н уп 130 ении эксплултл 1 ци и цчецци 40 надежности работы нс; дстнц ( "сут