Операционный преобразователь разности сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 51)5 С 06 С 7/12 ГОСУДПО ИПРИ А 3 Бюлв88.8)свидетеГ 06 СРазоре/186, 1ов О.И. го-ые регулирующие - М.: Машино, рис. 115. налогоатикис. 27 фун стро ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬтносится к устройнным для операционАЦИОНННИСИГН АЛОретениеедназна 54) АЗН 57) Т ствам РСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ Т СССР ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 646159/243,02.893.11,90.,В,Есаул81,335 (торское996, кл,пеев А.У.ональныеяства автие, 1981 2ного преобразования аналоговых сигналов, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является расширение обласги применения преобразователя, Опера- ионный преобразователь разности сигналов содержит операционные усилители 1-3, ди 4 йеренциальньпз усилитель 4, масштабные резисторы 5, 6, пассивные. двухполюсники 7, 8, переключатель 9 и имеет инвертирующий и прямой токовые входы 10, 11, вход сброса 12, выход 13, прямой и инвертирующий потен" циальные входы 14, 15Устройство работает в режимах интегрирования и диеренцирования. 3 ил.Изобретение относится к устройствам, предназначенным для операционного преобразования аналоговых сигналов, и может быть использовано в5аналоговых вычислительных машинах.Цель изобретения - расширение области применения преобразователя.На Фиг. 1 изображена функциональная схема операционного преобразователя разности сигналов; на Лиг. 2и 3 - временные диаграммы сигналов.Преобразователь содержит первыйвторой 2 и третий 3 операционные усилители, диАЬеренциальный усилитель4, первый 5 и второй 6 масштабные резисторы, первый 7 и второй 8 пассивные двухполюсники, переключатель 9,инвертирувщий 10 и прямой 11 токовыевходы, вход 12 сброса, выход 13, прямой 14 и инвертирувщий 15 потенциальные входы.Преобразователь работает следующим образом,В режиме интегрирования разности; входных сигналов, например напряжений, первый пассинньп двухполвсник 7 представляет собой конденсатор, а второй пассивньп двухполвсник 8 - резис тор. После подачи питающих напряжений и отсутствия команды на входе управления переключателя 9 (Лиг. 2 в) выходное напряжение на выходе 13 опе- рационного преобразователя близко к нулю (Лиг. 2 г) и определяется коэЬ 35 фициентом ослабления синйазных помех и напряжением смещения нуля диЬЬеренциального усилителя 4, В момент временина инвертирующим потенциальном входе 15 операционного преобразователя появляется сигнал (Лиг. 2 б), но так как размыкающий контакт переключателя 9 остается замкнутым, то выходное напряжение первого операцион 45 ного усилителя 1 практически равно выходному напряжению второго операционного усилителя 2, функционирующего в режиме повторителя напряжения, и отличается от него на сумму напряжения смещения нуля второго операцион 50 ного усилителя 2 и напряжения сдвига первого операционного усилителя 1, вызванного синЬазным сигналом на его входах, а также его напряжения смещения нуля, Таким образом, входные сиг налы диААеренциального усилителя 4 близки друг к другу по уровню и напряжение на выходе 13 близко к нулю. В момент времени С (Лиг. 2 в) на вход 12 сброса поступает сигнал команды на проведение измерений. При этом замыкается замыкающий контакт переключателя 9, а его размыкающий контакт размыкается. Так как потен- циалы входов третьего операционного усилителя 3 практически одинаковы (усилитель работает в линейном режиме, а его козААициент усиления с разомкнутой петлей значительно больше единицы), то сигнал синвертирувщего потенциального входа 15, поступающий на инвертирующий вход третьего операционного усилителя 3, и его выходной сигнал практически равны и отличаются на сумму напряжения смещения нуля, напряжения сдвига, вызванного влиянием синйазной помехи на входах третьего операционного усилителя 3 и его входными токами. Происходит интегрирование сигнала с входа 15.В момент времени э (Аиг. 2 а) на прямом потенциальном входе 14 появляется сигнал, равный по уровни напряжению на входе 15. Так как потенциалы неинвертирующего входа первого операционного усилителя 1 и выхода третьего операционного усилителя 3 практически равны (с ошибкой, вызванной неидеальностью первого 1 и третьего 3 операционных усилителей), то интегрирования разности сигналов с прямого и инверсного потенциальных входов 14 и 15 не происходит (лиг, 2 гт интервал времени 1 - 4).1В момент временисигнал управ 4ления на входе 12 сброса принимает нулевой уровень (Лиг, 2 в), т.е. происходит начальная установка напряжения на выходе 13. Замыкается размыкающий контакт переключателя 9, а его замыкающий контакт размыкается, при этом параллельно интегрирующему конденсатору (первый пассивный двухполюсник 7) подключается резистор (второй пассивный двухполюсник 8). В момент времени 6 на вход 12 сброса вновь поступает сигнал высокого уровня и процесс интегрирования разности входных сигналов продолжается (Аиг. 2 г, интервал времени Тб - ) .В режиме диААеренцирования разности напряжений, приложенных к входам операционного преобразователя, первый пассивный двухполюсник 7 представляет собой резистор, а второй пассивныйдв ди ре ис ди оп вр ся ци пе По от(Ф бл ще си ка ет ни пр ни 2, ри ди др 13 вх пр ка те ра ва (Ф ме кл но на то 8) по,вх ка 50 55 же ти ус ли реи дЬнФепр 5 16(хполюсник 8 - последовательно соеенные конденсатор и дополнительныйистор, обеспечивающий устойчивостьочника сигнала, которым со стороныференцирующей цепи является третийрационный усилитель 3. Постояннаямени диАференцирования определяетв основном, величинами диАференующего конденсатора и сопротивлениявого пассивного двухполюсника 7,ле подачи питающих напряжений иутствия команды на входе 12 сбросаг. 3 в) напряжение на выходе 13зко к нулю и определяется коэфйинтом ослабления синАазных помехапряжением смещения нуля дифференьного усилителя 4.В момент времени 1 на инвертируюпотенциальном входе 15 появляетсянал (фиг. Зб), но так как размыщий контакт переключателя 9 остая замкнутым, то выходное напряжепервого операционного усилителя 1ктически равно выходному напряжевторого операционного усилителя функционирующему в режиме повтоеля напряжения. Потенциалы входов ференциального усилителя 4 близкиг к другу, и напряжение на выходеблизко к нулю.В момент времени(Аиг. 3 в) над 12 сброса поступает сигнал наведение измерений, При этом замытся замыкающий контакт переключая 9, а его размыкающий контакт мыкается. Происходит диффренцироие разности входных сигналовг, 3 г), В течение интервала вреи С -на вход управления перечателя 9 поступает сигнал начальустановки (фиг, 3 в) и напряжение выходе 13 после разряда конденсаа (второй пассивный двухполюсник равно нулю. С момента времени С исходит дальнейшее дифференцироие разности входных сигналов, В режиме преобразования разности дных сигналов, представленных топоследние преобразуются в напряия, которые поступают на неинверуюцие входы первого операционного лителя 1, диААеренциального усиеля 4 и на замыкающий контакт пелючателя 9, при этом прямой 14 нвертирующий 15 потенциальные вхосоединяются с обгими шинами источов сигналов. Интегрирование и диА. - енцирование указанных сигналов оисходит аналогично описанному. 18701 6Кроме операций интегрирования идиАференцирования, могут выполняться; и другие виды преоЬразования указанной разности сигналов, так как коэффициент передачи первого операционного усилителя 1 определяется отношением операторных иммитансов первого 7 и второго 8 пассивных двухполюсников например интегрально-диАУференциальное преобразование, Сигналы, разность которых преобразуется, могут быть представлены разнородными величинами, например током и напря формула изобретения Операционный преобразователь раз ности сигналов, содержащий первый,второй и третий операционные усилители и диААеренциальный усилитель, выход которого является выходом операционного преоЬразователя, первый .пас сивный двухполюсник, выводы которогоподключены к инвертируюгему входу ивыходу первого операционного усилителя, второй пассивный двухполюсник,первый вывод которого соединен с ин вертирующим входом первого операционного усилителя, между инвертирующимвходом и выходом второго операционногоусилителя включен первый масштабныйрезистор, к инвертирующему входутретьего операционного усилителя под ключен первый вывод второго масштабно"го резистора, переключатель, инвертирующий вход третьего операционногоусилителя является прямым токовымвходом операционного преобразователя, 40о,т л и ч а ю щ и й с я тем,.что, сцелью расширения оЬласти применения,неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с выходом. второго операционного усилителя и 45 с неинвертирующим входом диААеренциального усилителя, к инвертирующемувходу которого подключен выход первого операционного усилителя и размы-.кающий контакт переключателя, к переключающему контакту которого подключен второй вывод второго пассивногодвухполюсника, выход третьего операционного усилителя соединен с вторымвыводом второго масштабного резистораи с замыкающим контактом переключателя, управляющий вход которого подключен к входу сЬроса операционногопреобразователя, инвертирующий и неинвертирующий входы второго операцион 1 б 08701ного усилителя являвтся соответственно инвертирующим токовым входом ипрямым потенциальным входом операционного преобразователя, неинвертирующии вход третьего операционногоусилителя является инвертирующим потенциальным входом операционного преобразователя.