Интегратор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 040578 (21) 2612161/18-24 с присоединением заявки йо(23) Приоритет 6 06 0 7/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088.8) Дата опубликования описания 15.0780(54) ИНТЕГРАТОР рования от влияния сопротивления открытого МОП-ключа, управляющего процессом интегрирования, а также сравнительно большая погрешность нз-за влияния дрейфа нуля операционных усилителей.Целью изобретения является повышение точности интегрирования,Поставленная цель достигается тем, что в интегратор, содержащий интегрирующий усилитель, выход которого соединен с инвертирующим входом корректирующего операционного усилителя, масштабный резистор, один вывод которого является входом интегратора, интегрирующий конденсатор, подключенный одной обкладкой к выходу интегрирующего усилителя, запоминающий конденсатор, включенный между шиной нулевого потенциала и неинвертирующим входом интегрирующего усилителя, и два ключа, каждый из которых выполнен на МОП-транзисторе, цепь сток- исток МОП-транзистора первого ключа включена параллельно интегрирующему конденсатору, второго - между выходом корректирующего операционного усилителя и неинвертирующим входом интегрирующего усилителя, а зат.воры МОП-транзисторов ключей соеди 1Изобретение относится к области автоматики и электроиэмерительной техники и может быть использовано при построении устройств измерения сигналов низкого уровня в присутствии 5 помех.Известен интегратор, содержащий операционный усилитель, и интегри. - рующую цепь, состоящую из резистора и конденсатора 11 .10.Известный интегратор имеет низкую точность интегрирования, так как его выходной сигнал является функцией не только входного сигнала, но и напряжения дрейфа нуля опе рационного усилителя.Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является интегратор, содержащий -интегрирующий и корректирующий опе рационные усилители, интегрирующую цепь, состоящую иэ резистора и конденсатора, конденсатор запоминания напряжения коррекции дрейфа нуля устройства и МОП-ключи управления 25 процессом интегрирования, коррекцией дрейфа и разрядом интегрирующего конденсатора 2 . ,ГНедостатком этого интегратора яв.ляется наличие погрешности ичтегрииены с входом сброса интегратора,введены дополнительные ключи, выполненные на МОП-транзисторах,дополнительный масштабный резистор и инвертор, причем цепь сток-исток МОПтранзистора первого дополнительногоключа включена между шиной нулевогопотенциала и инвертирующим входоминтегрирующего усилителя, цепь стокисток МОП-транзистора второго дополнительного ключа подключена междувторыми выводами масштабного резистора и интегрирующего конденсатора,соединенными через цепь сток-истокМОП-транзисторов соответственнотретьего и четвертого дополнительных ключей с инвертирующим входом 15интегрирующего усилителя и с первымвыводом цополнительного масштабногорезистора, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу интегрирующего усилителя, затворы МОПтранзисторов второго и третьего дополнительных ключей Соединены, со входом управления процессом интегрирования, затвор МОП-транэистора первого дополнительного ключа подключенко входу сброса интегратора, соеди 25ненному через инвертор с затворомМОП-транзистора четвертого дополнительного ключа,Это пбзволяет значительно уменьшить влияние на точность интегрирования сопротивления ОП-ключей, управляющих процессом интегрирования, атакже дрейфа нуля корректирующегооперационного усилителя.На чертеже показана схема интегратора, на которой обозначены масштабный резистор 1., интегрирующий конденсатор 2, интегрирующий 3 и корректирующий 4 операционные усилители,запоминающий конденсатор 5, ключи 40б - 11, выполненные на МОП-транзисторах, дополнительный резистор 12, инвертор 13, вход интегратора 14, входуправления процессом интегрирования15, вход сброса интегратора 16, выход интегратора 17.Интегратор работает следующим образом.С поступлением импульса сброса повходу 16 интегратора открываютсяключи 10, 11 и 7 и закрывается ключ9, С помощью ключа 10 осуществляется разряд интегрирующего конденсатора 2, ключом 11 подключается выход корректирующего операционногоусрлителя к запоминающему конденсатору 5 и к неинвертирующему входуинтегрирующего операционного усилителя 3, Ключ 7 замыкает инвертирую щий вход интегрирующего операционногоусилителя 3 на шину нулевого потенциала, а ключ 9 разрывает цепь отрицательной обратной связи интегратора. Одновременно с разрядоминтегрирующего конденсатора начинается процесс коррекции дрейфа нуля б 5операционных усилителей. При этомнапряжение на выходе корректирующегооперационного усилителя будет равно где ОяидО - входное напряжение и напряжение дрейфа нуля этого услителя,коэффициент усиления этого усилителя.Так как выход корректирующего операционного усилителя соединен с инвертирующим входом интегрирующего операционного усилителя, цепь отрицательной обратной связипоследнего разомкнута, и его инвертирующий вход подключен к шине нулевого потенциала, выходное напряжение интегрирующего усилителя можно записать О =(и ЛдоЬЬХЛ ВЬК, Д-д"Л-"- где д 0 л - напряжение дрейфа нуля интегрирующего операционногоусилителя,Кл - его коэффициент усиления.Решая совместно уравнение (1) и 2), получим(2) Ди К,-ДОКЛК,8 ыхЛ+К Кл ьОэ 1= - -дКЛ, ЛПосле окончания импульса сбросаоткрывается ключ 9, замыкая цепьотрицательной обратной связи интегрирующего операционного услителя 3 через интегрирующий конденсатор 2, ., в.С поступлением на вход управленияпроцессом интегрирования устройства15 сигнала, разрешающего интегрирование, замыкаются ключи б и 8. Начинается интегрирование входногонапряжения, подаваемого по входу 14.После окончания процесса интегрирования при включении ключей б и 8)интегРатор входит в режим хранения проинтегрированного входного сигнала.Выходное напряжение интеграторабудет иметь вид Ои ХРанения (й+й ср(е+р"кЛ 8 О , + Л 8 СР где К - сопротивление .масштабногорезйстора,й 48- эквивалентное сопротивление,МОП-транзисторов. Поскольку к1 и К 1,1 +кк- клк и выражение для выходйого напряжения корректирующего операционного усилителя, а соответственно и напряжения на запоминакФцем конденсаторе примет видПрименение предлагаемого интегратора в измерительных устройствах позволяет значительно повысить их точность. Так, дрейф нуля интегратора по сравнению с прототипом уменьшается в к раз, где К, - коэффи циент усиления интегрирующего усилителя.Использование дополнительных клю-. чей и дополнительного резистора в цепи коммутации масштабного резистора уменьшает влияние сопротивления этих ключей на точность интегрирования. Так, если даже сопротивление дополнительного резистора равно нулю, точность интегрирования возрастает в два раза по сравнению с прототипом, При превышении сопротивления дополнительного резистора над сопротивлением открытого ключа в 100 раз, влияние сопротивления открытого ключа на точность интегрирования уменьшается в 100 раэ по сравнению с прототипом.Формула изобретения 25Интегратор, содержащий интегрирующий усилитель, выход которого соединен с инвертирующим входом корректирующего операционного уси- ЗО лителя, масштабный резистор, один вывод которого является входом интегратора, интегрирующий конденсатор, подключенный одной обкладкой к выходу интегрирующего усилителя, за поминающий конденсатор, включенный между шиной нулевого потенциала и неинвертирующем входом интегрирующего усилителя, и два ключа, каждый иэ которых выполнен на МОП-транзис торе, цепь сток-исток МОП-транзистора первого ключа включена параллельно интегрирующему конденсатору, второго - между выходом .корректирующего операционного усилителя и неинвертиру 45 ющим входом интегрирующего усилителя,а затворы МОП-транэисторов ключейсоединены с входом сброса интегратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью повышения точности интегрирования, в него введены дополнительные ключи, выполненные на МОПтранзисторах, дополнительный масштабный резистор и инвертор, причемцепь сток-исток МОП-транзистора первого дополнительного ключа включенамежду шиной нулевого потенциала и инвертирующим входом интегрирующегоусилителя, цепь сток-исток МОПтранзистора второго дополнительногоключа подключена между вторыми выводами масштабного резистора и интегрирующего конденсатора, соединенными через цепь сток-исток МОП-транзисторов соответственно третьего ичетвертого дбполнительных ключейс инвертирующим входом интегрирующегоусилителя и с первым выводом дополнительного масштабного резистора, второй вывод которого подключен к инвертирующему входу интегрирующегоусилителя, затворы МОП-транзистороввторого и третьего дополнительныхключей соединены со входом управления процессом интегрирования,затвор МОП-транзистора первого дополнительного ключа подключен ко входу сброса интегратора, соединенномучерез инвертор с затвором МОП-транзистора четвертого дополнительногоключа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ж. Марше. Операционные усилители и их применение, "Энергия",М., 1974, с. 702, А. И. Наконечный. Интегра=тор на микросхеме с автоматическойкомпенсацией дрейфа нуля. Контрольно-измерительная техника. Республиканскиймежведомственный научнотехнический сборник, Киев, 1975,вып. 18 (прототип) .748439 Составитель С. БеланКаменская Техред Я.Бирчак Корректор Г. Решетни Редактор дписное г. Ужгород, Ул. Проектная Жйлйал ППП 11 ате Закаэ 4241/37 ЦНИИПИ Гос по делам 113035, МоскваТираж 751 арственного зобретений и Ж, Раушск омитет открыт я наб,