Интегратор

ОП ИСАКИЕИЗОБРЕТЕКИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ СоветскнхСоциалистическихРеспублик 11978162 3Ф";(ИМ. Ки.э С 06 С 7/186 Государственный комнтет СССР по дедам нзобретеннй н открытийОпубликовано 30.1182, Бюллетень Мо 44 Дата опубликования описания 30, 11, 82(54) ИНТЕГРАТОР Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматических регуляторах, моделирующих устройствахИзвестен интегратор с большой постоянной времени интегрирования, содержащий операционный усилитель, накопительный электролитический конденсатор, резисторы,опорный источник, стабилитрон Г 13Недостаток этого интегратора состоит в том, что электролитический конденсатор не обеспечивает стабильности постоянной времени в диапазоне температур и во времени.Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому интегратор, содержащий операционный усилитель (ОУ), накопительный конденсатор, включенный между инвертирующим входом и выходом ОУ, соединенные последовательно ключ и масштабный резистор, включенные между инвертирующим входом ОУ и шиной нулевого потенциала, и цепочка из последовательно включенных второго масштабного резистора и второго ключа, включенная между ОУ и источником входного сигнала 23. Недостаток известного интегратора - небольшая, точностьиз-эа нарушения балансировки ОУ при переключении ключей. Цель изобретения - повышение точности интегрирования.Поставленная цель достигается тем, что интегратор, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через последовательно соединенные первый и второй мас-. штабные резисторы и первый ключ соединен с шиной нулевого потенциала и через интегрирующий конденсатор подключен к выходу операционного усилителя, являющемуся выходом интегратора, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с первым выводом третьего масштабного резистора, и второй ключ, один из выводов которого является входом интегратора, содержит четвертый и пятый масштабные резисторы, причем другой вывод второго ключа через четвертый масштабный резистор, подключен к общему выводу первого и второго масштабных резисторов, соединенному через пятый масштабный резистор с шиной нулевого потенциала,(3)65 подключенной к второму выводу третьего масштабного резистора.На фиг.1 приведена электрическаяпринципиальная схема интеграторамина фиг.2 - временные диаграммы работы ключей интегратора на фиг.3 и 34 - временные диаграммы работы ин;тегратора,Интегратор (фиг.1) содержит операционный усилитель 1, накопительный конденсатор 2, реэистивный де )литель на масштабных резисторах 3и 4, масштабный резистор 5, масштабный резистор б, первый ключ 7, источник 8 сигнала, второй ключ 9,масштабный резистор 10. 15Принцип работы интегратора поясняется диаграммами (фиг.3);11 (сигнал источника Оз), 12(изменение выходного сигнала йри постоянно замкнутом ключе 7), 13 (изменение выходного сигнала интегратора).Устройство работает следующим образом.Увеличение постоянной времениинтегрирования происходит благодаряимпульсному подключению источника 8сигнала с помощью ключа 7 к интегратору с частотой 1= +1 730 где 1 - время замыкания ключа 7время замыкания ключа 9.Ключ 9 подключает резистор 10, сопротивление котоРого равно сопроти.з 5 влению резистора 3, к шине нулевого потенциала в течение времени 1 для поддержания балансировки интегратора.За период 1 п= 1 +12 в течение вре 1мени С источник 8 сигнала подклю- .1чен к интегратору и происходит изменение напряжения на выходе с постоянной времени интегрирования интегратора Тц, а затем в течение времени 1 напряжение на выходе удерживается постоянным, так как ключ 7 разомкнут.За время С, равное п(1+С ), на выходе интегратора интегрйруется напряжение 50(1)Ешх = ТВ то же времЯ для Озьх справедливо 55 следующее выражение:Ц, р Ц )уВьх Т Т(2)й игде Тп - действующая постоянная времени интегрирования интегратора.Из (1) и (2) находим т.е. получаем увеличение постояннойвремени интегрирования интеграторав К раз,где К- -щ -(4)Г 11щ1+1Увеличение постоянной времени интегратора, например с 1 до 100 с поизвестной схеме с применением точных,стабильных конденсаторов К 77-1, требует увеличения емкости конденсатора в 100 раз (так как увеличениесопротивления Резисторов невозможно из-за влияния токов утечки изоляции) и массы электрорадиоэлементовс 15 до 400 г.При реализации указанного требования по предлагаемой схеме множительК выбирается равным 100, при этоммасса электрорадиоэлементов увеличивается с 15 до 30 г,Мгновенное напряжение на выходепредлагаемого интегратора по диаграмме 13 на фиг.З отличает"я отнапряжения на диаграмме фнг.4, соответствующей интегрированию с постоянной Т, на величину абсолютнойпогрешности д, причем в момент замыкания ключа 7 эта погрешность равна нулю, а в момент размыкания ключа7 она максимальная и составляет 0 д)Е м 1 )) ) ащцх Т, К что поясняется фиг.4. Из (4) и (б) получаем"цх" ТК(1- К)т.е. максимальная погрешность обратно пропорциональна множителю постоянной времени интегрирования К ичастоте подключения сигнала й,Например, для ПЗ= 10 В, Тц= 1 с,К = 100, й100 Гц д,с, составляет1 мВ, что при напряжениях на выходе интегратора более 100 мВ составляет менее 1%,Из формулы (3) видно, что регуФ.м+1 юлируя отношение - , можно управлять постоянной времени интегрирования предлагаемого устройства в широком диапазоне.Технико-экономический эффект отприменения предлагаемого устройства заключается в увеличении постоянной времени интегрирования, оперативном управлении величиной постоянной времени и повышении точности интегрирования.формула изобретения Интегратор, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход978162 иг 1 К которого через последовательно соединенные первый и второй масштабные резисторы и первый ключ соединен с шиной нулевого потенциала и через интегрирующий конденсатор подключен к выходу операционногоусилителя, являющемуся выходом интегратора, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с первым выводом третьего масштабного резистора, и второй ключ, один иэ выводов которого является входом интегратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности интегри.рования, он содержит четвертый и пятый масштабные резисторы, причем 15 другой вывод второго ключа через четвертый масштабный резистор подключенк общему выводу первого и второгомасштабных резисторов, соединенномучерез пятый масштабный реэистор сшиной нулевого потенциала, подключенной к второму выводу третьего масштабного резистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 541180, кл. С 06 С 7/186, 1976.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 3271905/18-24,кл. С 06 С 7/186, 03.04.81 (прототип).Корректор Г.О к писное 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,9220/65 Тира ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва,. Ж"3