Развертывающий операционный усилитель

(51) 4 С 06 0 7 / 1 2 Ф м, "ь,У ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Челябинский политехнический институт им, Ленинского комсомола (72) Л,И.Цытович(56 ) Авторское свидетельство СССР У 515117, кл. 606 С/12, 1974.Авторское свидетельство СССР У 656042, кл. 606 С 7/12, 1977.(54)(57) РАЗВЕРТЫВА)0 ЩИЙ ОПЕРАЦИОННЬП(УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенныепоследовательно первый сумматор, первый интегратор, первый релейный элемент, выход которого является выходом развертывающего операционногоусилителя, входом которого являетсяпервый вход первого сумматора, квторому входу которого подключен выход первого релейного элемента, генератор прямоугольных импульсов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности работы, внего введены соединенные последовательно второй сумматор, второй интегратор, второй релейный элемент, соединенные последовательно пороговыйэлемент, выпрямитель, фильтр низкихчастот, третий релейный элемент, атакже ключевой элемент, причем первый вход первого сумматора соединенс первым входом второго сумматора,к второму входу которого подключенвыход второго релейного элемента,выход второго интегратора соединенс входом порогового элемента, выходгенератора прямоугольных импульсовчерез ключевой элемент подключен ктретьему входу первого сумматора,выход третьего релейного элементасоединен с управляющим входом ключевого элемента.1206Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и можетбыть использовано в аналоговых машинах, 5Целью изобретения является повышение точности работы развертывающего операционного усилителя.На фиг,1 изображена функциональная схема развертывающего операционного усилителя; на. фиг.2:и 3 - временные диаграммы сигналов.Устройство содержит ( фиг,1) первый и второй сумматоры 1 и 2 первыйи второй интеграторы, 3 и 4, первый,второй и третий релейные элементы5-7, пороговый элемент 8, выпрямитель 9, фильтр 1 О низких частот,ключевой элемент 11, генератор 12прямоугольных импульсов, вход 13 и 20выход 14.Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом.Первый и второй релейные элементы 5 и 6 имеют симметричные относительно нулевого уровня пороги переключения + В и инвертирующую петлюгистерезиса, Выходной сигнал можетизменяться дискретно в пределах 1 ЬТретий релейный элемент 7 имеетпороги переключения ГС и гистерезисную характеристику переключения. Выходной сигнал третьего релейного элемента 7 принимает зна.чение+Д при выходном сигнале больше по 35рога Г, и нулевое значение привходном сигнале меньше порога С,Пороговый элемент 8 имеет зонунечувствительности + А и единичныйкоэффициент передачи.40Выходной сигнал выпрямителя 9имеет положительную полярность независимо от знака его входного напряжения.Генератор 12 прямоугольных импульсов формирует биполярные импульсы типа меандр с нулевым средним значением. Каскад, образованный первыми сумматором 1, интегратором 3 и релейным элементом 5, образует автоколебательную систему с частотно-широтно-импульсной модуляцией и представляет основной канал преобразования сигнала.При отсутствии сигнала управления на входе 13 выходной сигнал на выходе первого интегратора 3 имеет форму 815асимметричной "пилы с амплитудой,ограниченной на уровне + 5 пороговпереключения первого релейного элемента 5 (фиг,2,а). Вследствие равенства интервалов времени с, Е(фиг.2 а) среднее значение сигнала навыходе 14 равно нулю.Наличие сигнала на входе ввлечет за собой изменение производнойсигнала на выходе первого интегратора 3 ( фиг.25.В интервале временивыходнойсигнал первого интегратора 3 определяется разностью сигналов со входа3 и с выхода 14, а в интервале времени 1- скорость изменения развертки определяется суммой этих сигналов.В результате за время Т .=1,+постоянная составляющая импульсов навыходе 14 достигает величины, пропорциональной уровню сигнала на входе13В режиме автоколебаний полосаравномерного пропускания частот составляет 7-10 7, от частоты его несущих колебаний при нулевом значениисигнала на входе 13.При воздействии на вход 13 сигнала синхронизирующей помехи хп (т) самплитудой (А(х(фиг,2 в) развертывающий операционный усилительиз частотно-широтно-импульсной системы преобразуется в широтно-импульсную, у которой интервал дискретизации выходных импульсов соответствуетпериоду сигнала помехи, а их скважность определяется уровнем сигналана входе 13,В дальнейшем полагаем, что порогипереключения + б первого релейногоэлемента 5 равны нулю, а помеха представляет собой прямоугольные импульсы со средним нулевым значением,Тогда.при нулевом сигнале на входе 13 в интервалах времени(фиг.2 г) скорость развертки сигналана выходе первого интегратора 3 определяется суммой сигналов помехи и свыхода 14, а в интервалах временизависит от разности этих сигналов. В результате постоянная составляющая импульсов на выходе 4 заинтервал дискретизации равна нулю,При наличии сигнала на входе 13развертка смещается "вертикально"относительно порогов переключенияпервого релейного элемента 5, чтовлечет за собой изменение скважностиимпульсов на его выходе, постоянная составляющая которых устанавливается пропорциональной величине сигнала на входе 13.Каскад, образованный вторыми сумматором 2, интегратором 4 и релейным элементом 6, представляет собой физическую модель с одинаковыми параметрами основного тракта преобразования, с помощью которой анализируется постоянная времени развертывающего операционного усилителя в режиме синхронизации помехой. Этот каскад назовем вспомогательным каналом преобразования.Зона нечувствительности порогового элемента 8 выбирается из условияфд 1 фЧ,что в режиме автоколебаний каскадов обеспечивает нулевой уровень сигналов на выходе третьего релейного эле мента 7.0 величине постоянной времени основного канала преобразования сигналов при условии полного соответствия его параметров параметрам вспомогательного канала можно судить по модулю амплитуды сигнала на выходе второго интегратора 4. Как только каналы преобразования сигнала входят в режим синхронизации с сигналом помехи, сигнал на выходе второго интегратора 4 достигает по амплитуде величины, пропорциональной постоянной времени основного канала преобразования сигнала,При этом на выходе порогового элемента 8 формируется сигнал, который затем выпрямляется с помощью выпрямителя 9 (Аиг.2 д).В фильтре 10 низких частот осуществляется сглаживание пульсаций 206854напряжения (фиг.2 е) для последующегего сравнения с пороговыми уровнямиС , С третьего релейного элемента 7Если уровень сигнала на выходефильтра низких частот меньше уровняС, то выходной сигнал третьего релейного элемента 7 равен нулю и основной канал преобразования сигналапродолжает работать в режиме синхро 10 ниэации с частотой сигнала помехи.Предположим, что уровень помехиувеличивается, а амплитуда сигналана выходе второго интегратора достила определенной величины (Лиг.За),при которой постоянная времени основного канала преобразования сигнала находится в опасной для системыуправления зоне.В этом случае постоянная состав 20 ляющая на выходе Аильтра.10 низкихчастот (Аиг, Зб) превышает величинуСпорога включения третьего релейного элемента 7. На выходе последне.го появляется сигнал фиг.Зг), с25 помощью которого снимается запрет н;прохождение через ключевой элемент1 выходного сигнала генератора 12прямоугольных импульсов (фиг.Зд).Параметры выходного сигнала генезо ратора 12 прямоугольных импульсовзаведомо выбираются таким образом,чтобы при его воздействии на входпервого сумматора 1 основной каналпреобразования сигнала входил бы всинхронизацию не с сигналом помехи,35а с сигналом генератора 12 прямоугольных импульсов, обеспечивакщимувеличение постоянной времени и ее"вывод" из опасной для системы уп 4 О Равления эоны,По сравнению с известным предло.женный развертывающий операционныйусилитель обладает более высокойточностью.120 б 815 фиг Составитель 0.0 траднРедактор Л.Коссей Техред А.Бойко Корректор С.Кекмар иал ППП Патент, г. Ужгород, ул ктн з 8716(52ВНИИПИ Госпо дела13035,Тираж 673 арственног изобретении сква, ЖПодписноекомитета СССРи открытийРаушская наб., д. 4