Релейный операционный усилитель

(72) Автор изобретения Цытович енинского комсомол елябинский политехнический инстит аявнте 54) РЕПЕЙНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫ Й УСИЛИТЕЛ 2 Изобретение относи лительной техники, в ч тельным устройствам, леййом режиме, н мож вано в вычислительной к области усиности, к усилиотаюшим В рейфбыть использохн яке. 5Известны релейные операционные усилители, содержащие соединенные последовательно интегрирующий блок, усилительный элемент и релейный элемент, комму таторы, диффервнцирующее звено Я. 10Это устройство имеет невысокую точность работы,Из известных устройств аналогичногоназначенйя наиболее близким к предложенному является релейный операционный уси литель, содержащий соединенные последовательно усилительный элемент постоянного тока и выходной рвлейный элемент,выход которого через операторный реэиотор обратной связи подключен к первой об-фкладке интегрирующего конденсатора, ко-торая соединена с входным операторнымрезистором, а вход усилительного элемен та постоянного тока подключен к выходукоммутатора, одним входом через шунтирующий резистор соединенного с шинойнулевого потенциала, другим - с первой, обкладкой интегрирующего конденсатора,вторая обкладка которого присоединена кшине нулевого потенциала, соединенныепоследовательно дифференцирующее звенои дополнительный релейый элемент, атакже фильтрующий блок 121,Недостатком этого устройства являвтсн невысокая точность работы вследствиебольшого влияния ЭДС смещения пнулиусилительного элемента постоянного токана характеристики устройства,Целью изобретения является повышение точности усилителя,Поставленная цель достигается темчто в устройство введен блок равнозначности, первый вход которого соединен свыходом дополнительного релейного элемента, а выход подключен к управляющему входу коммутатора, выход выходногорелейного элемента через фильтруюший6740413 4блок соединен со входом дифференцируюше- чение выходного напряжения усилителяго звена, вход фильтрующего блока под- за период автоколебаний пропорционально,ключен ко второму входу блока равнозначвеличине входного сигнала управления,ности, Вследствие наличия ЭП.С смещенияфункциональная схема предложенного 5 "нуля" усилительного элемента 6 посторелейного операционного усилителя изобра- янного тока среднее значение выходногожена на фиг. 1. На фиг, 2 изображены напряжения усилителя будет отличатьсяформы напряжений, действующих в усили от идеального на некоторую величину.Этателе, ошибка может быть уменьшена, если усиУстройство содержит входной оператор 0 лительный элемент, 6 постоянного токаный резистор 1, интегрирующийконденса подключать- к интегрирующему конденсатотор 2, коммутатор 3, шунтируюший резио- ру 2 (к суммирующей точке усилителя) втор 4,: шину 8 нулевого йотенйиала,"усите моменты времени, когда напряжение налительный элемент 6 постоянного тока; интегрирующем конденсаторе 2 незначиоператорный резистор 7 обратной связи, 5 тельно меньше приведенного уровня поровыходной релейный элемент 8, фильтрую гов срабатывания выходного релейногоший блок 9, дифференцирующее звено 10, элемента 8. В этом случае влияние уходополнительный релейный элемент 1 1,да параметров усилительного элемента 6блок равнозначности 12, вход 13 и выходпостоянного тока на точность работы уси 14 релейного операционного усилителя, 20 лителя будет незначительным, так какУсилитель работает следующим обра большую часть периода автоколебаний инзом.тегрируюший конденсатор 2 будет отклюЮри отсутствии сигнала на входе 13чен от входа усилительного элемента 6интегрирующий конденсатор 2 через опе . , йостоянного тока,раторный резистор 7 обратной связи за-Юри этом в усилителе протекают слряжается тбком, например положительйой дующие физические процессы, фильтру" Йолярности, до тех пор; пока напряжениеюший блок 9 преобразует прямоугольноена нем не достигнет уровня, равного при- Выходное напряжение усилителя в напряведенному ко входу усилительноМЭлемен жение пилообразной формы. Йифференцита 6 постоянного тока положительному руюшее звено 10 йредназначено для разде 30порогу срабатывания выходногорелейного " пения выхода фильтруюшего блока 9 по по-элемента 8. В этот момент выходной ре стоянной составляющей.,йополнительный релейный элемент 8 переключается, и на . лейный элемент 11 преобразует пилообраз пряжение на его выходе 14 становится:ное йапряжение, поступаюшее с выхода дифотрицательным. Интегрирующий койдейса З 5 ференцируюшего звена 10,в прямоугольныетор 2 перьзаряжается до отршательного двуполярные импульсы. Блок равнозначностинапряжения, уровень которого равей при 12 предйазначен для сравнения фазовоговеденному отрицательному порогу сраба- сдвига между выходными напряжениямитывания выходного релейного элемента 8.: усилителя и дополнительного релейного40Выходной релейный элемент 8 переключа: элемента 11,ется и напряжение на выходе 14 стано На фиг, 2, а изображены прямоугольвится положительйым. Далее процессь по-", ное" йапряжение на выходе 14 усилителя,вторяются периодически. Среднее значе пилообразное на интегрирующем конденсание напряжений на выходе 14 за период торе 2 и поСтоянные напряжения, соответ45переключений выходного релейного элемен ствуюшие порогам переключения выходнота 8 равно нулю вследствие равенства пого релейного элемента 8, приведеннымамплитуде и длйтейьности пол 5 ЖИ 76 Жйых.:ко входу усилительного элемента 6 пои"отрицательных прямоугольных импуль стоянного тока, На фиг. 2,б изображенысов напряжения. йилообразное напряжение на выходе фильтНаличие сигнала управления на входе руюшего блока 9, постоянные напряжения,5013 йриводит к изменениюскоростинарао соответствующие порогам переключениятания и спада напряжениянайнтегрирую-дьполнительного релейного элемента 11,шем конденсаторе 2. В одну часть пери- . и прямоугольное напряжение.на выходеода автоколебаний эта скорость опреде- дополнительного релейного элемента 11.55ляется разностью входного сигнала и сиг На фиг, 2,в изображены прямоугольныенала обратной связи с выхода 14 усили импульсы на выходе блока равнозначносмгеля, а в другую часть периода - суммой ти 12, На фиг. 2, г изображены постоянуказанных сигналов. Поэтому среднее зна нее напряжения; соответствующие порогам переключения выходного релейногоэлемента 8, и импульсы напряжения навыходе усилительного элемента 6 посто- .янного тока, полученные в результате коммутации его входа. 5Пороги переключения дополнительногорелейного элемента 11 выбираются с учетом обеспечения максимально возможнойдлительности совпадения полярностей напряжений на выходе 14 и на выходе дополнительного релейного элемента 11(фиг. 2, а-б). При этом на выходе блокаравнозначности 12 формируются импульсы напряжения (фиг. 2, в),.управляющиекоммутатором 3, Во время действия каждого из этих импульсов вход усилительного элемента .6 постоянного тока подключается к шунтирующему резистору 4.Напряжение на интегрирующем кондейсаторе 2 также изменяется под воздействием сигнала управления со входа 13 и .сигнала обратной связи с выхода 14 уси-.лителя. Поэтому усилительный элемент 6постоянного тока не влияег на напряжение25интегрирующего конденсатора 2,Как только напряжение на выходе дифференцирующего звена 10 достигает порогов срабатызания дополнительного релейного элемента 11 (фиг. 2,б), напрязожение на выходе блока равнозначности12 становится равным нулю, и коммутагор 3 подключает вход усилительногоэлемента 6 постоянного тока к интегрируюшему конденсатору 2. В течение вре-мени между импульсами с выхода блокаравнозначности 12 напряжейие интегрирующего конденсатора 2 усиливается и придостижении величины порогов выходнойрепейный элемент 8 (фиг. 2, г) сраба-,40тывает, Синхронно с изменением полярности вь 1 ходного напряжения усилителявход усилительного элемента 6 постоянного тока вновь отключается от интегри- .рующего конденсатора 2 и процесс повто45ряется. Таким образом, управление выходным релейным элементом 8 со сторонывыхода усилительного элемента 6 посто,янного тока осуществляется.кратковременными импульсами (фиг. 2, г),50длительность коммутирующих импульсов, формируемых на выходе блока равнозначности 12, является функцией величины сигнала на входе 13. При наличии сигнала на входе 13 одновременно с измене 55нием периода автоколебаний происходитширотно-импульсная модуляция импульсовнапряжения на выходе 14, В результате,при несовпадении знаков напряжения с вы 6 хода 14.и входа 13 устройства длительность импульса, формируемого на выходеблока равнозначности 12, увеличивается, а при совпадении - уменьшается. Поэтому напряжение на входе выходного релейного элемента 8 сохраняет вид кратковременных импульсов, момент времени формирования которых соответствует гребуемому моменту времени переключения элемента 8.Таким образом, воздействие ЮС смещения нуля" и входного тока усилительного элемента 6 постоянного тока на параметры усилителя имеет место только вмомент времени, когда вход усилитель ного элемента 6 постоянного тока подключен к интегрирующему конденсатору 2,что приводит к повышению точности релейного операционного усилителя.Формула изобретенияРелейный операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно усилительный элемент постоянного гока и выходной релейный элемент, выход которого через операторный резистор обратной связи подключен к первой обкладке интегрирующего конденсатора, которая соединена с входйым операторным резистором, вход усилительного элемента постоянного тока подключен к выходу коммутатора, один вход которого через шунгирующий резистор "соединен с шиной ну"левого потенциала, а другой вход соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, вторая обкладка которогоприсоединена к шине нулевого потенциала, соединенные последовательно дифференцирующее звено и дополнительный релейный элемент, фильтрующий блок, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности усилителя, в него введенблок равнозначности, первый вход которого соединен с выходом дополнительногорелейного элемента, а выход подключен к управляющему входу коммутатора, выход выходного релейного элемента черезфильгрующий блок соединен со входом дифференцируюшего звена, вход фильгрующего блока подключен ко второму входу блока, равнозначности,Источники информации, принятые во внимание при экснергизе1. Авторское свидетельство СССРЪ 515118, кл, 6 06 О 7/12, 1974,2, Авторское свидегельсгво СССР674041 О 80/46Тираж 779 ПодлисноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж-Зб, Раушская наб., д. 4 аказ иал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная Составитель О, ОтрадновРедактор Н. Лобач ТехредС. Мигай Корректор М.,Вемчи