Аналоговый интегратор

А СО 1 ОЗ СОВЕТСНИХкэимР айтииРЕСПУБЛИН за С 06 С 7/186 ИСАНИЕ ИЗОБРЕВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВ НИ ута г.есхи им. В.И. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена Ленина инстит мии и аналитической химии Вер надского(56) 1 . Автор ское свидетель ство СССР У 374618, кл. С 06 С 7/18, 197,1.2. Авторское свидетельство СССР В 896634, кл. С 06 С 7/186, 1980 (прототип).(54)(57) АНАЛОГОВЫЙ ИНТЕГРАТОР, содержащий интегрирующий усилитель, вход которого соединен через переключатель с источниками входногои компенсирующего напряжений, компаратор и триггер, первый вход которог подключен к выходу компаратора, а первый и второй выходы подключены ЯО 1128271 соответственно к управляющему входупереключателя и входу суммирующегохронометра, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностии расширения диапазона входных сигналов, в него введены инвертор, генератор тактовых импульсов, запоминающий конденсатор и ключ, управляющий вход которого подключен к первому выходу триггера, выход интегрирующего усилителя через"инвертор соединен с первым входам компаратора,второй вход которого подключен кУодной из обкладок запоминающего кон"денсатора, соединенной через ключ свыходом интегрирующего усилителя,другая обкладка запоминающего конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала,а второй вход триг."ера подключен к выходу генератора тактовых импульсов.теля уменьшается, В момент равенства модулей входного и выходного напряжений импульс компаратора через триггер управления переключателем выключает источник компенсирующего напряжения и все процессы цикличес кй повторяются. Величина интеграла оценивается по суммарной продолжительности включения источника компенсирующего напряжения, измеряемой суммирующим хронометром. Поскольку уровни проинтегрированного сигнала, соответствующие моментам включения и выключения источника компенсирующего напряжения, равны (по модулю)входному напряжению, длительностиотдельных циклов интегрированияне увеличиваются при уменьшениивеличины входного напряжения. Поэтому погрешность интегрирования практически не зависит от величины входного. напряжения 2.Недостатками известного интегратора являются ограниченный сверху диапазон входных сигналов и уменьшен. ная величина входного сопротивления которые обусловлены тем, что входное напряжение помимо интегрирующего усилителя подается также на вход одного из блоков формирования модуля знакопеременного сигнала. Такие блоки обычнО выполняются по схеме выпрямителей среднего значения на основе операционных усилителей, допустимая величина входного напряжения которых не превышает 10-15 В. При установке на входе блока формирования модуля делителя можно расширить диапазон входных сигналов, однако при этом происходит дополнительное снижение величины входного сопротивет дополнительная погрешность эа счет нестабильности сопротивления делителя.Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона входных сигналовПоставленная цель достигается тем, что в анапоговый интегратор, содержащий интегрирующий усилитель, вход которого соединен через переключатель с источниками входного и компенсирующего напряжений, компаратор и триггер, первый вход которо 1 128271 2ФИзобретение относится к электрон- ния переключателя на вход интегриной измерительной технике, в частнос рующего усилителя поступает суммати к электронным аналоговым интегра- входного и компенсирующего напряторам двигательных процессов, и мо- жений и выходное напряжение усилижет быть использовано, например, вкулонометрии с контролируемым потен-циалом,Известен электронный аналоговыйинтегратор, содержащий интегрирующий усилитель, источник компенсирующего эталонного напряжения, гистерезисный переключатель л суммирующий хронометр.В этом интеграторе интегрирование измеряемого входного сигнала 15осуществляется циклически - сначала интегрируется входной сигнал,затем сумма входного и компенсаццонного сигналов, Включение и выключение компенсационного сигнала осуществляется гистерезисным переключателемпо достижении выходным сигналом.интегрирующего усилителя определенных значений. Величина интеграпа оценивается по суммарной продолжительности 25включения компенсационного сигнала И.Недостатком данного интегратораявляется возрастание погрешностиинтегрирования при уменьшении величины входного сигнала вследствиеувеличения длительности отдельныхциклов интегрирования.Наиболее бпизким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является ана 35логовый интегратор, содержащий интег.рирующий усилитель, источник компенсирующего напряжения, переклюыатель блоки формирования модуля зна 140копеременного напряжения, компара-тор.и триггер управления переключа- .телем и суммирующим хронометром.При работе известного интегратора .входное. напряжение поступаетна интегрирующий усилитель через45.ления интегратора, а также возникапереключатель. Выходное напряжениеусилителя увеличивается и поступает на вход блока формирования модуля знакопеременного сигнала. Навход другого аналогичного лоха поступает входное напряжение. Выходныесигналы блоков. формирования модулей знакопеременных сигналов сравниваются компаратором. В момент равенства сигнапов на входе компаратора 55последний вырабатывает пусковой импульс для триггера управления переключателем. В результате срабатыва40 го подключен к выходу компаратора,а первый и второй выходы подключены,соответственно к управляющему входупереключателя и входу суммирующегохронометра введены инвертор, генератор тактовых импульсов, запоминающий конденсатор и ключ, управляющий вход которого подключен к первому выходу триггера, выход интегрирующего усилитЕля через ннвертор бсоединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен кодной из обкладок запоминающего конденсатора, соединенной через ключ свыходом интегрирующего усилителя, 5другая обкладка запоминающего конденсатора соединена с шиной нулевогопотенциала, а второй вход триггераподключен к выходу генератора тактовых импульсов. 2 ОНа фиг. приведена структурнаяэлектрическая схема аналогового интегратора; на фиг; 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу интегратора. 25Аналоговый интегратор (фиг,) содержит интегрирующий усилитель 1,вход которого через переключатель 2,управляемый синхронно с ключом 3,соединен с источниками 4 и 5 вход 30ного и компенсирующего напряжений со.ответственно, которые включенывстречно. Выход усилителя 1 соединенс аналоговым инвертором 6, через кон.денсатор 7 - с инвертирующим входомусилителя 1 и через, ключ 3 - с запо.минающим конденсатором 8 и одним извходов компаратора 9. Другой входкомпаратора 9 соединен с выходоминвертора 6. Установочные входытриггера 1 О подключены к выходамкомпаратора 9 и генератора 11 так 7 овых импульсов. Выходы триггера 10соединены с управляющими входами переключателя 2, ключа 3 и суммирующето хронометра 12.45На фиг.2 изображены входное измеряемое) напряжение, выходное напряжение усилителя, импульсы генератора 11, напряжение на первом входе компаратора 9, напряжение на втором входе компаратора. 9, напряжениена выходе комйаратора 9, напряжение навыходе триггера 1 О.Кроме того, обозначены моментывключения й , с 2, с и т.д , а также моменты выключения С й 2,и тд, источника компенсирующегонапряжения. При практическом, осуществлении интегратора переключатель 2 может быть выполнен, например, в виде электромагнитного (герконного) реле, обмотка которого включена на выход триггера 10. В качестве триггера 10 можно использовать 15 -триггер, а в качестве инвертора 6 - операционный масштабный усилитель с коэффициентом передачи "-". Компаратором может служить любой дифференциальнлй усилитель постоянного тока.Устройство работает следующим .образом.Входное напряжение (фиг.2 а) от источника 4 поступает,на вход интегрирующего усилителя 1 через переключатель 2. Выходное напряжение (фиг. 2 ) усилителя 1 начинает увеличиваться. Одновременно увеличивается напряжение на запоминающем конденсаторе 8.и на соединенном с ним вторым входом компараторе 9 (фиг.2) Напряжение на первом входе компаратора 9 (фиг.22) повторяет по величине напряжение на входе усилителя 1 (фиг. 23), но отличается от него полярностью из-за использования инвертора 6. В момент й прихода импульса (фиг,2) генератора 11 триггер 10 опрокидывается (фиг. 2 ж ) и воздействует на управляющий вход переключателя 2 и ключа 3. При этом к входу усилителя 1 через переключатель 2 подсоединяются встречно включенные источники 4 и 5 входного и компенсирующего напряжений. Одновременно выходным сигналом триггера 0 включается суммирующий хронометр 12.Вследствие интегрирования суммы напряжений источников 5 и 4 выходное напряжение усилителя 1 начинает уменьшаться, а затем меняет свою полярность (фиг.2 о). Напряжение на первом входе компаратора 9 (фиг.22) повторяет (в обратном полярности) напряжение на выходе усилителя 1, а напряжение на втором входе компаратора 9 остается неизменным (фиг.2), так как запоминающий конденсатор 8 от ключен от входа усилителя 1 ключом 3. В момент т 1 величины напряжений на входе меняет свой знак (фиг.2 В). Перепад напряжения на выходе компаратора 9 опрокидывает триггер 10 в исходное состояние (фиг.Ък). При этом переключатель 2 отключает источник 5 компенсирующего напряения на входе усилителя 1 и подключает ключом 33 11282 запоминающий конденсатор 8 к выходу усилителя 1. Одновременно выходным сигналом триггера 10 выключается суммирующий хронометр 12. На вход интегрирующего усилители 1 поступает напря жение источника 4, выходное напряжение усилителя 1 начинает увеличив атвся. В .момент 1 прихода следующего импульса тактового генератора 11 триггер 10 снова опрскидывает ся и все процессы с циклическим включением (моменты С 1, й, йудит.д.) н выключением (моменты й, е, С и т.д.) источника 5 компенсирующего напряжения и суммирующего хрономет ра 12 повторяются в течение всего времени интегрирования. Величина интеграла оценивается по суммарной лродолжительности включения источника компенсирующего напряжения, измеряемой суммирующим хронометром.По сравнению с известным устройством предлагаемое характеризуется бо,.- лее широким диапазоном входных сигналов, ограниченным сверху лишь величиной компенсирующего напряжения макет предложенного интегратора при компенсирующем нанряженин 100 В позволяет интегрировать сигнал величиной до 90-95 В, что в 6-10 раз больше, чем у известного, при использова" ннн той же элементной базы.Кроме того, более высокое входное сопротивление обусловлено отсутствием каких-либо схемных элементов на входе интегрирующего усилителя, кроме резистора - звена обратноР связи