Релейный операционный усилитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11 а)4 С 06 С 7 ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ГОСУД А ПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР У 698004, кл, С 06 С 7/12, 1968.Авторское свидетельство СССР Ф 1003101, кл. С 06 С 7/12, 1981. (54) РЕЛЕЙНЫЙ ОПЕРАЦИОННО УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности. Релейный усилитель содержит операционный усилитель 1, первый, второй и третий масштабные резисторы 2, 3 и 4, разрядный резистор 5, разделительный тран сформатор 6 с четырьмя обмотками, релейный элемент 7 с гистерезисом, преобразователь частота - напряжение 8, двусторонний ограничитель 9, шину нулевого потенциала 10, первьИ и второй фазоинверторы 11 и 12, ключевой элемент 13, дополнительный ключевой элемент 14, входные шины 15, , 15, выход 16. Благодаря протеканию тока в четвертой обмотке 6 разделительного трансформатора 6 в моменты переключения операционного усилителя 1 осуществляется ускоренное размагничивание магнитопровода, что расширяетЪ диапазон линейности амплитудной характеристики при больших выходных сиг" налах. 2 ил. СИзобретение относится к усилительным устройствам и с широтно- импульсным преобразованием сигнала и можетбыть использовано в аналоговых вычислительнык машинах.Цель изобретения - повышение точн ти.На фиг.1, изображена функциональная схема релейного операционногоусилителя;.на фиг 2 - временные диаграммы сигналов.Устройство содержит операционныйусилитель 1, первый 2, второй 3 итретий 4 масштабные резисторы, разрядный резистор 5, разделительныйтрансформатор 6, первую 61, вторую бптретью 6 и четвертая 64 обмотки, репейный элемент 7 с гистерезисом, преобразователь 8 частота - напряжение,двусторонний ограничитель 9, шину 10нулевого потенциала, первый 11 и второй 12 фазоинверторы, ключевой эле 1мент 13, дополнительный ключевой элемент 14, первая 15, и вторая 15 входные шины и выход 16.Релейный операционный усилительработает следующим образом.При включении выходной сигнал операционного усилителя 1 принимает од рно из значений, соответствующих зоненасьпцения его статической характеристики (фиг.2 а). Под воздействием сигнала операционного усилителя происхЬдит насьпцение магатопровода разделительного трансформатора 6 и в его35второй обмотке 6 возникает бросоктока, создающий нз разрядном резисторе 5 падение напряжения, достаточное для переключения о ерационногоусилителя 1 (фиг.2 б). После изменениязнака выходного сигнала операционногоусилителя 1 начинается процесс перемдгничивдния разделительного трансформатора 6 до очередного переключения45ус илителя,При нулевом значении входного сигнала среднее значение напряжения навыходе 16 равно нулю, При наличии постоянного входного тока в первой обмотке 6 разделительного трансформатора 6, поскольку время перемагничивания в разные полупериоды различно,относительная продолжительность сигнала нд выходе 16 одного знака отлидется т 3,5, среднее значение этого напряжения пропорционально величи"не входного тока,В третьей обмотке 6 разделительного трансформатора 6 под воздействием выходного напряжения релейного элемента с гистерезисом 7 протекает ток, создающий на третьем масштабном резисторе 4 падение напряжения, достаточное для переключения релейного элемента 7. После переключения релейного элемента 7 процесс изменения тока в третьей обмотке 6 происходит с точностью до знака аналогичным образом. В контуре, образованном третьей обмоткой 61 с третьим масштабным ре: эистором 4 и релейным элементом с гистерезисом 7, называемым в дальнейше., вторым контуром, имеют место автоколебания. При этом мощность автоколебаний меньше мощности двтоколебаний во второй обмотке 6 и , частота авто- колебаний в третьей обмотке 6 выше частоты переключения операционного усилителя 1. При ндсьпцении магнитопровода разделительного трансформатора 6 частота автоколеб аний во втором контуре резко возрастает (фиг,2 в), что ведет к росту сигнала нд выходе преобразователя Я частота - напряжение (фиг,2 г,), Рост зтого сигнала ведет и к росту величк ,ны сигнала на выходе первого фазоинвертора 11, имеющего отрицательную полярность. Таким образом, при возрастании частоты двтоколебдний второго контура на четвертую обмотку 64 подается напряжение совпадающее по знаку/с выкодным сигналом опердцнонного усилителя 1. Ток, который начинает протекать по четвертой обм.,тке 6 (фиг.2 е), способствует более быстром насьпцению мдгнитопроводд и переключению операционного усилителя 1. После смены знака на выходе опердционного усилителя 1 происходит смена знака сигнала и на выходе ;етвертой обмотки 64 ( фиг,2 д). Ток в четвертой обмотке 64 начинает протекать в другую сторону способст;уд более быстрому размдгничивдник : ггднтоп,".о вода разделительного трднсторматора 6. В момент выхода магнитопровода разделительного трднсформдтора 6 из насьнценного состояния частота анто- колебаний во втором контуре падает, что ведет к уменьшению везичины сигнала на выходе преобразователя 8 час.тота - напряжение, а следовзтельн з, и на выходе первого фазоинверторд(причем, как указано выше, выходные сигнады преобразователя 8 частотанапряжение и первого фазоинвертора 11 отличаются лишь знаком).После выхода магнитопровода разделительного трансформатора 6 из насыщенного состояния ток в четвертой обмотке 6 падает до нуля и не оказывает никакого влияния на цикл перемагничивания до очередного выхода разделительного трансформатора 6 в насыщенное состояние.В момент уменьшения сигнала в четвертой обмотке 64 за счет существенной скорости изменения тока в ней возможно появление перенапряжений в других обмотках. Для их устранения предназначен двусторонний ограничи-. тель 9, который при появлении перенапряжений срабатывает, что приводит к появлению тока, магнитный поток от которого, в соответствии с правилом Ленца, направлен встречно потоку, вызвавшему это перенапряжение.Предложенный релйный операционный усилитель обладает линейной амплитудной характеристикой при больших величинах выходного сигнала, что означает повышение его точности за счет расширения диапазона выходного сигнала.Формула из обретенияРелейный операционный усилитель, содержащий разделительный трансформатор с тремя обмотками, операционный усилитель, между неивертирующим входом и выходом которого включен первый вывод второго масштабного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом разрядного резистора, релейный элемент с гистеризисом, вход которого через третий масштабный резистор подключен к шИне нулевого потенциала, выход релейного элемента с гистереэисом с уединен с входом преобразователя частота - напряжение,выводы первой обмотки разделительноготрансформатора являются первой и второй входными шинами релейного операционного усилителя, первый выход второй обмотки разделительного трансформатора соединен с выходом операционного усиителя, второй вывод второйобмотки разделительного трансформатора подключен к первому выводуразрядного резистора, первый и вто ройвыводы третьей обмотки разделительного трансформатора соединены соответственно с входом и выходом релейного элемента с гистерезисом, ключевой элемент, выход операционногоусилителя является выходом релейногооперационного усилителя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены первыйи второй фозоинвер 1 оры, двусторонний ограничитель, дополнительныйключевой элемент и четвертая обмотка 25 разделительного трансформатора, причем выход преобразователя частотанапряжение подключен к выходу первогофазоинвертора и входу ключевого эле"мента, выход первого фазоинверторасоединен с выходом дополнительногоключевого элемента, выходы ключевогоэлемента и дополнительного ключевогоэлемента подключены к первому выводу четвертой обмотки разделительноготрансформатора и первому выводу двустороннего ограничителя, второй выводкоторого соединен с вторым выводомчетвертой обмотки разделительноготрансформатора, вторым выводом разрядного резистора и шиной нулевого потенциала, выход операционного усилителя подключен к управляющему входуключевого элемента и входу второгофаэоинвертора, выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключевого элемента.1424033 Составитель О.Отрадновчелинская Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцов едактор Заказ 4689/52 предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,игра чес дственн рои Тираж 70 ВНИИПИ Государств по делам изобр 035, Москва, ЖПодписнонного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д. 4/5