Решающий усилитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 4 (5) Восрер14Т:з Щ,ВЯ 0 НИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМ,ФСВ(56) 1. Марше Ж. Операционные усилители и их применение. Л. Энергия", 1974, с. 70-71.2. НояЕ 11 са В.З., Вгос 1 егяеп К.И., Сгау Р.К. МОЯ Башр 1 ей Эата Кесигядче Р).1 гегя Пяпр БчгсЬед Сорасог Эпге 8 гагогя. - ЗЕЕЕ,1 оигпа 1 оЕ Яо 1 Ы-Баге сдгсигя. Чо 1., яс. 12, Н 06, РесешЬег, 1977 (прототип). (54)(57),РЕШАЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий операционный усилитель, первый мостовой ключ, Р одну диагональ которого включен накопительный конденсатор, а другая диагональ включена между входом решающего усилителя и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующнй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход является выходом решающего усилителя, второй накопительный конденсатор и генератор импульсов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью ,расширения класса выполняемых математических операций, в него введены ЯО 114412 С 7/12; С 06 С 7/186 второй мостовой ключ, два триггера,два элемента И и два элемента ИЛИ,причем второй накопительный конденсатор включен в одну из диагоналейвторого мостового ключа, втораядиагональ которого включена междуинвертирующим входом и выходом операционного усилителя, входы триггеров являются входами управления режимом работы. решающего усилителя,первые выходы первого и второготриггеров подключены к первым входам соответственно первого и второгоэлементов И, вторые выходы первогои второго триггеров соединены спервыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены спервым выходом генератора импульсов, вторым выходом соединенного свторыми входами первого и второгоэлементов И, управляющие входыключей противоположных сторонйервого мостового ключа подключеныпопарно к выходам соответственнопервого элемента И и первого элемента ИЛИ, а управляющие входыключей противоположных сторон второго мостового ключа подключеныпопарно к выходам соответственновторого элемента И и второго элемента ИЛИ.Цель изобретения - расширение класса выполняемых математических операций.Для достижения цели в решающий усилитель, содержащий операционный усилитель, первый мостовой ключ, в одну диагональ которого включен первый накопительный конденсатор, а другая диагональ включена между входом решающего усилителя и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход является выходом решающего усилителя, второй накопительный конденсатор и генератор импульсов, введены второй мостовой ключ, два триггера, два элемента И и два элемента ИЛИ,45 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике иможет быть использовано в различныхустройствах для выполнения операций интегрирования, дифференцирования или усиления аналоговых сигналов.Известен интегратор, содержащийоперационный усилитель, в цепи обратной связи которого включен конденсатор, а на инвертирующем входе -резистор 1.11 .Недостатками данного интегратора являются невозможность выполнения операций дифференцирования или 15усиления аналоговых сигналов, атакже практически невозможностьинтегрального изготовления по единой МОП-технологии.Наиболее близким по технической щсущности кизобретению являетсяинтегратор, содержащий операционныйусилитель, выход которого соединенс инвертирующим входом посредствомконденсатора, а вход устройства 25соединен с инвертирукнцим входом операционного усилителя посредствомячейки коммутирующего конденсатора,причем управление коммутаторами-ключами последней осуществляется от ЗОгенератора, имеющего два импульсных нротивофазных выхода, с которых на управляющие входы ключевыхэлементов подаются импульсные на"пряжения ,Однако недостатком известногоинтегратора является невозможностьвыполнения операций дифференцирования или усиления сигналов. причем второй накопительный конденсатор включен в одну из диагоналейвторого мостового ключа, вторая диагональ которого включена между ннвертирующим входом и выходом операционного усилителя, входы триггеров являются входами управления режимом работы решающего усилителя, первые выходы первого и второго триггеров подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые выходы первого и второго триггеров соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с первым выходом генератора импульсов, вторым выходом соединенного с вторыми входами первого и второго элементов И, управляющие входы ключей противоположных сторон первого мостозого ключа подключены попарно к выходам соответственно первого элемента И и первого элемента ИЛИ, а управляющие входы ключей противоположных сторон второго мостового ключа подключены попарно к выходам соответственно второго элемента И и второго элемента ИЛИ.Это позВоляет расширить класс математических операций путем выполнения, кроме операции интегрирования, операций дифференцирования или усиления аналоговых сигналов, причем отсутствие в решающем усилителе резистивных элементов приводитк возможности интегрального изготовления всей схемы в едином кристалле, используя МОП-технологию.На фиг.1 приведена схема решаю.щего усилителя; на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая его работу.Решаюпий усилитель содержитвход 1 для подключения источникасигналов, операционный усилитель 2,первый мостовой ключ 3 с первымнакопительным конденсатором 4,состоящий из первого 5 и второго 6ключей первой пары ключевых элементов и первого 7 и второго 8ключей второй пары ключевых элементов, ключи 9-12, образующие второймостовой ключ 13, второй накопительный конденсатор 14, включенный в диагональ второго мостового ключа 13.3 1Кроме того, решающий усилитель содержит первый 15 и второй 16 эле - менты И и первый 17 и второй 18 элементы ИЛИ, а также первый триггер 19 с первым 20 и вторым 21 выходами, второй триггер 22 с первым 23 и вторым 24 выходами. Внешние управляющие сигналы подаются на входы 25 и 26, Генератор 27 импульсов имеет первый 28 и второй 29 выходы.Решающий усилитель работает следующим образом,Для осуществления режима интегрирования входного аналогового сигнала, поступающего на вход 1 решающего усилителя, первый мостовойключ 3 с конденсатором 4 должен работать в режиме переключения, вэтом случае он эквивалентен частотно-независимому элементу - резисТтору с номиналом К = в , где Т -С 4период следования шчпульсов с выхода генератора 27; С, - емкость коммутируемого конденсатора 4. Дополнительный мостовой ключ 13 с конденсатором 14 при этом должен соответствовать частотно-зависимому емкостному элементу. Для этого необходимо, чтобы ключи 10 и 11 были воткрытом состоянии, а ключи 9 и12 - в закрытом. Чтобы обеспечитьтакой режим работы для основного 3и дополнительного 13 мостовых ключей, на вход 25 второго триггера 22, подают управляющий сигнал, устанавливающий на его первом выходе 23нулевой потенциал, а на втором еговыходе 24 - высокий потенциал(фиг.2 а), а на вход 26 первоготриггера 19 подают управляющий сигнал, устанавливающий на его первомвыходе 20 высокий потенциал, а навтором его выходе 21 - низкий потенциал (фиг. 2 а) . При указанномсостоянии триггеров 19 и 22 на входы второго элемента ИЛИ 18 поступают сигналы: первый - сигнал высокого уровня с выхода 24 триггера 22, второй - серия импульсов свыхода 29 генератора 27, в результате чего на выходе элемента ИЛИ 18всегда высокий потенциал (фиг.2 а),. который поддерживает ключи 10 и11 в открытом состоянии. В то жевремя на входы. второго элемента И 16 также поступают два сигнала: первый - сигнал с первого вы 50 55 Для обеспечения режима дифференцирования необходимо поменять режим работы основного 3 и дополнительного 13 мостовых ключей. Это,цостигается подачей соответ" ствующих управляющих сигналов на входы 25 и 26 (фиг.2 Я). Принцип действия аналогичен вышеуказанному.Для обеспечения режима усиления аналоговых сигналов оба мостовых 144122 4хода 23 триггера 22, имеющий чизкийуровень, втОрой - серия импульсовс выхода 28 генератора 27, в резуль.тате чего на выходе элемента И 16сигнал отсутствует и ключи 9 и 12мостового ключа 13 находятся взакрытом состоянии (фиг.2 д). Такимобразом, ключи 9-12 включены так,3что в цепи обратной связи операционного усилителя 2 постоянновключен конденсатор 14. В это жевремя мостовой ключ 3 с конденсатором 4 работает в режиме переключения. Этот режим обеспечивается тем,что на выходах первого элемента ИЛИ 17 и первого элемента И 15находятся соответственно серииимпульсов, сдвинутых на период(фиг.2 а), так как на первый вход20элемента И 15 поступает разрешающий высокий уровень с выхода 20триггера 19, а на второй вход элемента И 15 - серия импульсов с, вь 1- хода 29 генератора 27, которая иоказывается на выходе элемента И 1.На первый вход первого элемен та ИЛИ 17 подается низкий уровеньнапряжения с выхода 21 триггера 19,а на второй вход элемента ИЛИ 17 -серия импульсов с выхода 29 генератора 27, поэтому на выходе эле-,мента ИЛИ 17 будет также серияимпульсов, в результате чего ключи6 и 7 периодически включаются,причем последние включаются в противофазе с ключами 5 и 8. Таким образом, при указанном состояниитриггеров 19 и 22 (фиг.2 а) мосто"вой ключ 13 подключает в цепь ОСоперационного усилителя конденсатор 14, а мостовой ключ 3 сконденсатором 4 соответствует частотно-независимому элементу - резистору и, следовательно, в этомрежиме имеет классическую схемуинтегратора на операционном усилителе.ключа 3 и 13 работают в режиме переключения, что эквивалентно включению на инвертирующем входе и в цепи обратной связи ОУ соответствующих резисторов. с номиналамиТ Т- и , где С, - емкость коммус, с фтируемого конденсатора 14,Чтобы обеспечить этот режим, необходимо на входы 25 и 26 подавать сигналы, при которых на первом выходе 20 триггера 19 находится высокий потенциал, на его втором выходе 21 - низкий (фиг.3), на первом выходе 23 триггера 22 также высокий 1144 122потенциал, на его втором выходе 24низкий (фиг.21).Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого 5 устройства по сравнению с базовымобъектом Я заключаются в том, чтопредложенная структура позволяет,перестраивать режим работы решающего усилителя, обеспечивая соответственно режим интегрирования, дифференцирования и усиления аналоговыхсигналов. Поэтому предлагаемоеустройство значительно расширит классрешаемых математических операций с воз 15 можностью его интегрального исполнения по единой МОП-технологии,1144122 Редактор А. Козориэ Тираж 710 Поднисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5