Развертывающий операционный усилитель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ЯО 14066 667/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТО о д входным выводом нто с общей шиной элеме характеристикой, пе токоограничительные ого оптрона га с релейн вый и второ еэисторы, перединены, вторые ого токоограниые вьводы которых ыв в перво ены соо ыводом ветственно с вторыпервого оптрона ивыводом второго оп гход первым она, в ным орои вьга п тания инвый выход ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комс мола (72) Л, И. Цытович, В, А, егтярев, Н, В, Поваров и Б. А, Гендельман (53) 681,335(088,8)( 56) Авторское свидетельство СССР М 924718, кл, г 06 0 7/12, 1980.Авторское свидетельство СССР М 1141424, кл. 0 06 0 7/12, 1983(54)(57) РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий интегрирующий усилитель, первый масштабный резистор, первый вывод которого является первой входной клеммой развертывающего операционного усилителя, первый, второй, третий и четнертьп оптроны, второй, третий и четвертый масштабные резисторы, первый входной вывод первого оптрона соединен с вторым входным выводом второго оптрона и с первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого подключен к выходу элемента с релейной характеристикой, второй входной вывод первого оптрона соединен с первым ительных резисторов соеди дной гьвод второго оптрон н к отрицательной шине пи грирующего усили.геля, пер ной вывод первого оптрона подключен к положительной шине питания интегрирующего усилителя, первый вывод третьего масштабного резистора соединен с первым входным выводом четвертого оптрона и с вторым входным вынодом третьего оптрона,первый входной вывод которого И второй входной нывод четвертого оптрона подключены к общей шине интегрирующего усилителя, первый выходной вывод четвертого оптрона и второй выходной вывод третьего оптрона соединены с первым выводом четнертого масштабного резистора,первый выходной нывод третьего оптрона через третий масштабный резистор соединен с положительной шиной питания элемента с релейной характеристикой, второй выходной вывод четвертого оптрона через четвертый токоограничительный резистор соединен с отрицательной шиной питания элемента с релейной характеристикой, к входу которого подключен Второй вывод четвертого масштабного резистора, второй вывод первого масштабного резистора соединен с входом интегрирующего усилителя, общая шина которого является второй входной клеммой развертывающего операционного усилителя, первой и нторой выходными клеммами которогоявляются соответственно выход и общая шина элемента с релейной характеристикой, о т л и ч а ю щ и й с я :Ь тем, что, с целью повышения точностий работы, в него введены первый и второй дополнительные элементы с релейной характеристикой и пять масштабный резистор, причем гервый вынодпервого токоогракичительного резистора соединен с входом первого допол406607 нительного элемента с релейной характеристикой, выход которого через пятый масштабный резистор подключен квходу интегрирующего усилителя, выход которого соединен с входом второго дополнительного элемента с релейной характеристикой, выход которого подключен к второму выводу третьегомасштабного резистора, общие шины Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. 5Целью изобретения является повышение точности работы.На фиг, 1 изображена функциональная схема развертывающего операционного усилителя; на фиг, 2 - пример 10выполнения элемента с релейной характеристикой; ца фиг, 3 - временныедиаграммы сигналов,Усилитель содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 масштаб цые резисторы, интегрирующий усилитель 5, элемент 6 с релейной характеристикой, первый 7, второй 8, третий 9 и четвертый 1 О токоограцичительные резисторы, первый 11, второй 2012, третий 13 и четвертый 1 ч оптроны,первая 15 и вторая 16 входные клеммы,первая 17 и вторая 18 выходные клеммы, положительная 19 и отрицательная20 шины питания и интегрирующего 25усилителя, отрицательная 21 и положительная 22 шины питания элементас релейной характеристикои, первый23 и второй 24 дополнительные элементы с релейной характеристикой, 30пятый масштабный резисгор 25, масштабные резисторы 26-28, стабилитрон29, операционный усилитель 30, вход31 и выход 32, общая шина элементас релейной харак 1 еристикой, 35Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом,Элемент 6 с релейной характеристикой и первый дополнительный элемент23 с релейной характеристикой выполцены с нулевым уровнем порогов срапервого и второго дополнительных элементов с релейной характеристикойсоединены с общей шиной интегрирующего усилителя, а положительная иотрицательная шины питания первогои второго дополнительных элементовс релейной характеристикой соединеныс соответствующими шинами питания ицтегрирующего усилителя,2батывания и неинвертирующей характеристикой, Второй дополнительный элемент 24 с релейной характеристикой, выполнен с неинвертирующей петлей гистерезиса и с порогами переключения +Б. Выходной сигнал элемента 6 с релейной характеристикой, первого 23 и второго 2 ч дополнительных элементов с релейной характеристикой меняется дискретно в пределах +А.Предположим, что сигнал У(С) на выходе элемента 6 с релейной характеристикой в момент времени С = 0 принял фиксированное отрицательное значение. Это вызывает протекание тока через светодиод первого оптрона 1. Фотодиод первого оптрона 11 открывается и на вход первого дополнительного элемента с релейной характеристикой 23 подается импульс отрицательной полярности, Этот элемент переходит в состояние А и выходное напряжение Ур интегрирующего усилителя 5 нарастает в положительном направлении, Как только сигнал на выходе интегрирующего усилителя 5 достигнет порогового уровня +В второго дополнительного элемента 24 с релейной характеристикой, ца выходе последнего формируется импульс У (С) = +А. Третий оптрон 13 переходит в открытое состояние и на вход элемента 6 с релейной характеристикой подается импульс положительной полярности, вызывающий изменение знака напряжения на выходных клеммах 7 и 18, Первый оптрон 11 закрывается, а в открытое состояние переходит второй оптрон 12, с помощью которогогна вход первого дополнительного элемента 23 с релейюй характеристикой35 гдеА нормированная величина порогов переключения в горого дополнительного элемента 24 с релейной характеристикой; величина сопротивления пятого масштабного резистора 25;емкость интегрирующего 45 конденсатора интегрирующего усилителя 5;нормированная величина сигнала управления, ереддчи равен 50 Коэффие(2) чиц; сопротивлеция пермдсштдбцого реэистогде , - нелиного р,1 ОДНИМ И 1 А Л тоР 1 В, В;ИЯЮЦИХ Цаи устройства, является точост, р,ПОДДЕтСЯ ИМПУ:Ц С 11 жн Е,О 1 ПОЛЯР - ности. Этот э 1 лемецт переходит н состояние +Л, д ,ходцой сигнал интегрирующего усилителя 5 линейно цд 5 растает в отрицательном направлении до момента времени, когда оц сравняется с порогом -В,и второй дополнительный элемент 24 с релейной характеристикой переходит в состояние +Л, Третий оптроц 13 закрывается, а четвертый оптрон 14 переходит в открытое состояние. На вход элемента 6 с релейной характеристикой подается импульс отрицательного знака, В ре эультате У Р(С) = -А и рассмотренный процесс повторяется. При наличии на входных клеммах 15 и 16 сигндла уп - равления темп изменения сигнала развертки в один иэ "полупериодов" ав токолебаний опредепяется суммой сигналов, подаваемых ца вход интегрирующего усилителя 5, а в другом "полу 11периоде темп изменения зависит от разности этих сигналов, В результате 25 постоянная составляющая импульсов на выходных клеммах 17 и 18 достигает величины, пропорциональной уровню входного воздеиствия.Иодуляциоцдя характеристика раз в 30 вертывающего операционного усилителя имеет вид ес дб.ь 1)сть ороо 1,х ур 111 евключения и вьключеция оптроцоц,Этд нестабильность приводит к изменению длительностей цолупериодовдвтоколебднцй, т.е, к цедостоверцостипреобразования сигд:д управления,Кроме того, в каждом из полуцериодовможет формироваться мгновеццдя динамическая ошибка,Предположим, что очередной циклпреобразования начался н момент времени С, За время , -С 1 формируетсяимпульс отрицательной полярцости,После смены знака выходного сигналапроисходит изменение направления раэвертьвдющего преобразования, и сигнална выходе интегрирующего усилителя5 нарастает в отрицательном направлении. Если бы за время Т О ньполнялось услоние постоянства порога-В(С), то полный цикл преобразования должен был завершиться в моментвремени С 3 и мгновенная динамическаяпогрешность тогда соответствондла бынулю, Однако к моменту времени С по 3роговый уровень -В (С) может принятьзначение, отличное от того, котоооеимело место в момент времени С . Витоге выходной сигнал содержит ошибку, пропориональную вольт-секунднойплощдди л 5, которая нестациондрнано времени и определяется соотношением частоты автоколебаний и частотнымспектром колебаний пороговых уровнейВ,(С) и В(С). Введение второго дополнительного элемента 24 с релейнойхарактеристикой в значительной степени уменьшило указанную ошибку, таккак пороги +В этого элемента имеютболее высокую стабильность, чем пороги включения оптронов,Развертывающий операционный,усилитель характеризуется высокой помехоустойчивостью, Это качестно обеспечивается вторым дополнительным элементом 24 с релейной характеристикой,благодаря которому третий 13 иличетвертый 14 оптроны всегда находятся во включенном состоянии и входэлемента 6 с релейной характеристикой соединен с одной из шин 21 и 22питания, Это препятствует ложным срабатываниям элемента 6 с релейной характеристикой 6,Повышенная точность работы определяется и тем, что модуляционная характеристика не содержит составляю 1406607щих, характеризующих состояние первого 11 и второго 12 оптронов, Этообеспечивается введенными первым 25и вторым 24 дополнительными элементами с релейной характеристикой, Параметры первого 11 и второго 12 оптронов также не влияют на работу усилителя, так как амплитуда сигнала 5превышает пороги В (1) и -Б (1,) оп 34тронов,1406607 ЬН Отрадновова Корректор Л, Пилип Со с та ви тел хред Л.Сер Редактор Э. ига Заказ 319 оиз твен олиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 704 ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, ЖПодписноенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д, 4