Интегратор

(Ю 01 8 заЮ О ОСУДАРСо дел ИЯ САН ОБРЕ Н АВТОРСНОЬ(56) 1.Чесноколи, И., "Энер2. Приборы1981, Н 4, с.3, Гутникотроника в измЛ., "Энергия"рис. 6-1 (про 088. 8)в А,А. Решагия") 1972и системы23, рис.в В.С. Интерительных1980, с.отип). ие усилит с. 21. управления, гральная элеустрой ст вах,129,ржащии опе- частотнопричем отно-зависиется входом оединен с ционногоом второгохполюсника лючен к выеля, являю(54)(57) ИНТЕГРАТОР, содерационный усилитель и двазависимых четырехполюсникапервыи вывод первого частмого четырехполюсника являиФегратора,второй вывод синвертирующим входом операусилителя и с первым вывод частотно-зависимого четыре второй, вывод которого подкходу операционного усилит щемуся выходом интегратора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения относительной погрешности установки постоянной времени интегрирования, в него введен переменный резистор, включенный между треть" ими выводами частотно-зависимых четырехполюсников, средний вывод переменного резистора соединен с шиной нулевого гетенциала, первый час,тотно-зависимый четырехполюсник выполнен на трех масштабных резисторах, первые выводы котсрых соединены между собой, вторые выводы масштабных резисторов являются соответственно первым, вторым и третьим выводами первого частотно-зависимого четырехполюсника, а второй частотно-зависимый четырехполюсник состоит из интег" рирующего конденсатора и двух масштабных резисторов, первые выводы которых соединены между собой, второй вывод интегрирующего конденсатора является первым выводом, а вторые выводы масштабных резисторов - соответственно вторым и третьим выводами второго частотно-зависимого четырехполюсника,614 1 1 ц 35Изобретение относятся к аналоговымвычислительным устройствам и предназначено для интегрирования с возможностью изменения постоянной временилинейным ниэкоомным потенциометром.Известны интеграторы, содержащиеинвертирующий усилитель, инвертируюцийвход которого соединен через первоекомплексное сопротивление со входнойклеммой, а через второе - с подвижным 10контактом потенциометра, подключенного параллельно выходу инвертирующегоусилителя, в которых потенциометрслужит для регулировкипостояннойвремени интегрирования1и2 1 . 15Недостатком этих интеграторов яв"ляется невозможность регулировки поквазиравнопроцентной, квазипоказательной) зависимости - зависимостиотносительного значения постоянной 20времени интегрирования от относительного положения движка потенциометра,что увеличивает относительную погреш"ность регулировки постоянной времени,25Наиболее близким к предлагаемомуявляется интегратор, содержащий двапосдедовательно соединенных линейныхчастотно-зависимых четырехполюсникамежду входной и выходной клеммами,инвертирующий усилитель, инвертирую"щий вход которого подключен к общейточке четырехполюсника, а выходк выходной .клемме 1 3 1 .Недостатком этого интегратораявляется большая относительная погрешность установки постоянной времени интегрирования вследствие не"возможности ее регулировки по квазира внопроцентной зависимости.Цель изобретения " уменьшение40отыосительной погрешности установкипостоянной времени интегрированияпутем формирования квазипоказательнойквазипроцеитной ) зависимости междуотносительными величинами постоянной45времени интегрирования и положениемдвижка потенциометра,упомянутая цель достигается тем,что в интегратор, содержащий операционный усилитель и два частотнозависимых четырехполюсника, причемпервый вывод первого частотно-эависи"мого четырехполюсника является входом интегратора, второй вывод соединен с инвертирующим входом операцион"ного усилителя и с первым выводомвторого частотно-зависимого четырехполюсника, второй вывод которого подключен к выходу операционного усилителя, являющемуся выходом интегратора, введен переменный резистор,включенный между третьими выводамичастотно-зависимых четырехполюсников,средний вывод переменного резисторасоединен с шиной нулевого потенциала,первый частотно-зависимый четырехполюсник выполнен на трех масштабныхрезисторах, первые выводы которыхсоединены между собой, вторые выводымасштабных резисторов являются соот"ветственно первым, вторым.и третьимвыводами первого частотно"зависимого четырехполюсника, а второй частотно-зависимый четырехполюсник состоитиз интегрирующего конденсатора идвух масштабных резисторов, первыевыводы которых соединены между собой,второй вывод интегрирующего конденсатора является первым выводом, авторые выводы масштабных резисторовсоответственно вторым и третьим выводами второго частотно-зависимогочетырехполюсника,На чертеже представлена схема интегратора.Интегратор содержит первый 1 ( входной) и второй 2 1 обратной связи) линейные частотно-зависимые четырех" полюсники, операционный усилитель 3. Четырехполюсники 1 и 2 включены последовательно между собой входной 4 и выходной 5 клеммами интегратора, общий вывод 6 частотно"зависимых четырехполюсников подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 3, выход которого подключен к выходной клемме 5 интегратора.Каждый .из четырехполюсников выполнен в виде звезды. Вершина звезды 7 первого частотно-зависимого четырех" полюсника объединяет первые выводы масштабных резисторов 8, 9 и 1 О, вторые выводы которых являются соответственно первым, вторым и третьим вывОдами первого частотно зависимого четырехполюсника, Переменный ре зистор 11 средним выводом 12 подключен кшине нулевого потенциала. Вершина звезды 13 второго частотно-эави" симого четырехполюсника объединяет первые выводы масштабного резистора 14, конденсатора 5 и масштабного резистора 16, при%ем второй вывод конденсатора 15 является первым выводом, а вторые выводы резисторов 14 и 16 соответственно вторым и тре) 61 Г 1 И И ф т вет ст венно жителейпри Ф(9) = ) 1 с Ртя време 25 ении предсАппроксимитрующаяпоказательПервыйсомножитель Аппроксим рующая показател ная Функ- ция Второи сомно; житель ая функия 0 1). ция где К Произведем преобразования Ц 4 1 . 6611 461 Р)- -" -(6 1 ЕЬо Рт 446 46,6 .И + Обозначим 10 Й 46 ъ.- а и 1 и Я 1 144416 ЩЯдО и "и 4 и+ 6 +1-Йю "1 И -4Обобщенное уравнение интеимеет следующий вид де Т " приведенная постоянн ни интегратора. Таблица показывает совмещение пер 45 вого сомножителя уравнения с айпрокси" мирующей функцией (11) и второго сомножителя уравнения (1 О) с аппроксимирующей функцией (12) в трех точках,Следовательно, в уравнении (10) можно заменить первый и второй сомножитель их аппроксимирующими функциями.В результате замены получаем:т / М 6 С 4-ОР 55=К (15)Т М рюсть регулировки ( К Сравнивая уравнения ( Ви ( 9), находим выражение для обобщенной приведенной (относительной) постоянной времени интегратора 441 ф (О) -44Т о+ = 1-4+Т 1 Ю),61з"Е -4 . ГйПокажем,. что первый сомножитель уравнения (10) аппроксимируется показательной функцией а второй сомножитель - показательнойфункцией 3,А-оЛВ формулах (11), (1 кратность изменения соо первого и второго сомн изменении с от 0 до 1.Данные для трех. эна тавлены в таблице. т т т,гд 4 й1Е1 1Ми Ги Формула13 ) свидетельствует о том, что получена требуемая показательная зависимость. УЧитывая, что сомножители уравнения ( 10) совпадают с соответствующими аппроксимирующими функциями не во всех точках, дробно- рациональная зависимость относительных значений постоянной времени ин" тегрирования от положения среднего вывода резистора 11, определяемая уравнением (10), названа нами квази- показательной зависимостью.Покажем, что показательная функ( 13 ) и, с известной степеньюСоставитель С, БеланРедактор А. Долинич Техред К,Иыцьо Корректор И, Ватрушкина южтеее Еттт ВиЗаказ 5834/50 Тираж 706 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4,Уприближения, дробно-рациональнаяфунция 10) имеют одинаковую относительную погрешность для всех точекзначений с.,Прологарифмируем уравнение (1 изатем от результата возьмем проиэводчую, при этом получим":аси)Уравнение 14 показывает, чтопри одинаковом абсолютном изменении. оЕ в(том числе при непредусмотренномсдвиге"ошибке ) относительное изменение приведенной постоянной временине зависит от абсолютных значений,о (а только от его приращения). Этими достигается повышение точностиустановки постоянной времеюи интегрирования.Покажем, что для зависимостей,характерных для известного устройстваи прототипа, имеющихвид а + С или11 аС, относительная времени интегрирования зависит от К и при некоторых 35614обычных малых значениях являетсясущественно большей величиной.Обозначим 1." =оС+С . (И) Прологарифмируем уравнение (1) и 1 взявпроизводную от результата полу Гчаем(37 1И 6)С с(+СПри С1 и малых о относительнаяпогрешность известных устройств су" 1. щественно больше, чем у предложен"ного интегратора.Технико-экономическая эффектив"ность изобретения определяется повы-шением точности, а при равнойсбблее сложными аналогами) точностиупрощением устройства, при этом улучшаются и эргономические показатели