Интегратор

Дровнин 74о СССР8 щий опеоторогоинте-. тр, раз" ючены к цифролючи . ющийренияой вренения мас. повышератора, силитель ем вход оду заГОСУДАРСТВ-"ННЫЙ КОМИТЕТ СССРПа ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н АВТОРСКОМУ(54)(57). ИНТЕГРАТОР, содержарационный усилитель, выход кявлявтся выходом интеграторагрирующий конденсатор, регисрядные выходы которого подклциФровому входу умножающегоаналогового: преобразователя,и одновибратор, о т л и ч ас я тем, что, с целью расшидиапазона изменвния постояннмени интегрирования без измештаба передаточной Функции иния поиехоустойчивости интегв него введены согласующий уи масштабные резисторы, причодновибратора подключен к вх пуска интегратора, соединенному с входом разрешения записи регистра, инФормационные входы которого явля" ется входами записи кода длительности интегрирования интегратора, выход операционного усилителя подключен к аналоговому входу умножающего цицеро" аналогового преобразователя, выход которого через согласующий усилитель подключен к одной из обкладок инте-.грирующего конденсатора, другая обкладка которого соединена с входами первого и второго ключей, выход пер вого ключа подключен к входу третьего ключа и через четвертый ключк входу операционного усилителя, выходы второго и третьего ключей соеди нены с шиной нулевого потенциала, управляющие входы ключей попарно Гюдключены к прямому и инверсному выходам одновибратора, вход операционно" го усилителя через йервый масштабный резистор соединен с входом интегратора, а через второй масштабный резистор - с выходом операционного усили"теля.57964 1 1 .10Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть применено в аналоговых вычислительных устройствах, системах связи,а также для формирования Функционалов управления в программируемом синтезе речи.Известны интеграторы, построенныена базе операционных усилителей постоянного тока, Характер функции,пре"образователя и ее масштаб. определяют;.ся параметрами входных элементов иэлементов обратной связи операционного усилителя. При необходимости опера.тивного (в процессе работы) измененияпараметров Функции (например, постоянной времени интегрирования и дифференцирования) и масштаба используютсядополнительные элементы, коммутируемые с помощью ключей 11.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является ин"теграторсодержащий операционныйусилитель с конденсатором в цепи об"ратной связи компаратор, подключенный к выходу операционного усилителя,ключи, реверсивный счетчик, дополни".тельный реверсивный счетчик, входыприема кода которых являются управляющим входом интегратора, выход основного счетчика подключен к управляющему входу цифроуправляемого сопротивления, включенного на входе операционного усилителя 2 1,В известном интеграторе при необходимости оперативного измененияпостоянной времени интегрирования неизбежно присутствует помеха, связан"ная с переэарядом конденсатора, являющегося реактивным элементом.Цель изобретения - расширение ди"апазона изменения постоянной времениинтегрирования без изменения масштаба передаточной Функции и повышениепомехоустойчивости интегратора.Поставленная цель достигается тем,что в интегратор, содержащий операционный усилитель, выход которогоявляется выходом интегратора, интегрирующий конденсатор, регистр, разрядные выходы которого подключенык,цифровому входу умножающего цифроаналогового преобразователя, ключии одновибратор., введены согласующийусилитель и масштабные резисторы,причем вход одновибратора подключенк входу запуска интегратора, соединенному с входом разрешения записирегистра, информационные входы которого являются входами записи кода длительности интегрирования интегратора,выход операционного усилителя подключен к аналоговому входу умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого через согласующий усилитель подключен к одной иэобкладок интегрирующего конденсатора,другая обкладка которого соединена 10 с входами первого и второго ключей,выход первого ключа подключен к входутретьего ключа и через четвертый.ключ - к входу операционного усилителя, выходы второго и третьего ключей 15 соединены с шиной нулевого потенциала, управляющие входы ключей "попарно подключены к прямому и инверсному выходам одновибратора, вход операционного усилителя через первый 20 масштабный резистор соединен с входсыинтегратора, а через второй масштабный резистор - с выходом операционного усилителя.На фиг. 1 представлена схема пред лагаемого интегратора; на фиг. 2временные диаграммы его работы.Интегратор содержит операционныйусилитель 1, усилитель 2 напряженияс регулируемым коэффициентом передазр чи, состоящий из регистра 3, умножающего цифроаналогового преобразователя 4 (ЦАП) и согласующего усилителя 5первый ключ 6, второй ключ 7, четвертый ключ 8, третий ключ 9 одновибратор 1 Ю, интегрирующий конденса" 35тор 11, первый и второй масштабныерезисторы 12 и 13, балластный резистор 14, На входы регистра 3 подаетсякод длительности интегрирования К,Интегратор работает следующим образом.Диапазон изменения значения длительностей интегратора зависит отколичества разрядов цифроаналогового 45 преобразователя и лежит в пределахот 0 до 2 "1 значений, где и - число разрядов преобразователя. Из теории построения аналоговых решающихусилителей известно, что. постояннаявремени интегрирования интегратораопределяется выражениемфС- И В,ц (1)где К - коэффициент передачи операционного усилителя без обратной связи; так как Тщ 1(К) имеет линейную 55 зависимость от К, существует возможность регулировать величину линейнопутем изменения коэффициента переда-чи операционного усилителя..р . И" " .)йкл. откр 123 (т)кл. Закргде Вкл откр и Вкл.закр - сопротивленияоткрытого изакрытогоключа.Так как Вкл. ЗпкрВкл.откр и В 2 то Ккл.каска,4 аимеет значение близкое к нулю, что снижает уровень гюмехи на входе операционного усилителя до величины, являющейся ниже порога чувствительности усилителя. Временные диаграммы работы и процессов, про текающих в отдельных точках интегратора, приведены на фиг. 2.П р и м е р, На вход усилителя по(4) дано цэ 1, а на регистр 3 записан коддлительности К,= 00000 (для примера ЦАП имеет и5), что соответствует К0 и= У(К 00000) = вп, С приходом импульса записи Цког" да длительности гю положительному запуск одновибратора 10, что приводит к закрыванию ключей 6 и 8 и открыванию ключей 7, и 9. При этом конденсатор 11 одним выводом гюдключается к общей шине через малое сопротивление открытого ключа 7. Йикаких пере" ходных процессов, связанных с пере- зарядом конденсатора в этом момент не происходит, поскольку потенциал инвертирующего входа усилителя бесконечно близок к нулю.Сопротивлениями закрытых ключей 6 и 8, резистором В и сопротивлением открытого ключа 9 образуется гасящая цепь с коэффициентом затухания, соответствующим формуле (7). По отрицательному фронту Опроизводится запись нового кода длительности (в нашем примере КА = 11111), при этом Кц и меняется с К = 0 на Кца = 1. На обкладку конденсатора 11 в этот момент подается выходное напряжение усилителя 1 Цвь, с уровнемцл = цьыхс м ;-цв, Ксо. (8) Это вызывает заряд конденсатора через малое выходное сопротивление согласующего усилителя и сопротивле" 3 1057964 4Для данного интегратораКм Ксогл Кцап В 12 С + В т 2 С (2)где К ,- коэффициент передачи усили- ,хания с коэффициентом передачимтеля 1, определяемый какК (3)В 1 ЙК - коэффициент передачи согласоглсущего усилителя;К,п- коэффициент передачи ЦАПа,лежащий в пределах от 0 до 1 10и изменяющийся с шагом1Л "цел 21где и - число разрядов ЦАП;В 2,В - сопротивления резисторов 12 и 13.Следовательно, с изменением Кц пгюстоянная времени интегрированиябудет изменяться в диапазоне от= В 2 С, когда Кц,п= 0 до роМах Км . Ксогл В 12+. 2" 2"-1где С - емкость конденсатора 11.Такой способ регулировки постоянной времени интегратора ведет к упрощению технической реализации решающего усилителя, озразованного усилителем 1 и резисторами 12-14, что осо- фронту этого импульса производитсябенно важно при необходимости иметь.широкий диапазон значений постояннойинтегрирования, при этом выигрыш воборудовании и Управлении увеличивается с увеличением числа разрядовЦАП.С целью устранения помех, возникающих в результате перезаряда ин"тегрирующего конденсатора при сменекодовой комбинации в ЦАПе (при сменекода длительности интегрирования),ключи 6 и 8 подключаются в режимеинтегрирования и отключают в моментустановки кода длительности интегрирования обкладки интегрирующего конденсатора 11 от инвертирующего входа усилителя 1 и тем самым замыкающиеи раэмыкающие отрицательную обратнуюсвязь, ключ 7 в открытом состоянии 50(в момент установки кода длительностиинтегрирования) обеспечивает быструюперезарядку конденсатора, ключ 9 втом же режиме совместно с закрытымключом 6 образует делитель с большим 55затуханием.Таким образом, в момент установки10579611 6 ние открытого ключа 7. Время переза- С приходом 06начинается ряда описывается выражением интегрирование фронта О вход с по)С (9) тояннои време ра ( и является временем установки кода 10000).А длительности интегратора. Оно определяет необходимую длительность импуль- Таким образом, предлагаемый интеса установки интегратора, вырабаты- гратор позволяет получить широкий ваемого одновибратором 10, Помеха, диапазон изменения постоянной време- вызванная перезарядом конденсатора 11 ниинтегрирования, при этом коэффиципри смене комбинации кода, длительнос ент передачи и число разрядов цифроти и возникающая на сопротивлении аналогового преобразователя опредеоткрытого ключа 7 (точка Б) от тока ляют диапазон и шаг дискретизации перезаряда конденсатора, полностью изменяемого параметра, Использование гасится ключевым каскадом. управляемого ключевого каскада позвоС завершением перезаряда конден ляет устранить помеху, возникающую сатора интегратор готов к работе, в моменты изменения постоянной време- и при поступлении нового уровня Ов ни интегрирования. Данный метод управ происходит интегрирование фронта с ления обеспечивает высокую помехоуспостоянной времени=т(К=11111),При тойчивость в работе и малые габариты смене кодадлительности в регистре с 20 устройства, что особенно важно при не К = 11111 на К = 10000 происходит пере- обходимости иметь широкий диапазон заряд конденсатора до уровня перестройки постоянной времени интегрирования и высокую точность на, 4 (О) стройки, опрейепяемую параметрамиЦаак йсопят у-РЦаава Ксаса 25 цййе.105964 Соф фРИ Составитель С. БеланОско Техред Т.Фанта рректор Г, Решетник кт Заказ 9465/524/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проект Уу пЮ Тираж 706НИИПИ Государственн по делам изобретен 035, Москва, Ж,Подписное о комитета СССР и открытий ушская наб., д