Интегратор с автокоррекциейкоэффициента передачи

Совэ Советскик Социалистическик Республик(51)Ю. Кл.З 6 06 С 7/186 Госуаарственный комнтет СССР но ледам нзобретеннй н отнрытнй(53) УДК б 81.ЗЗ 5088.8) Опубликовано 15.0231, Ьюллетень И 9 бДата оттублияования описания 150281 54) ИНТЕГРАТОР С АВТОКОРРЕКЦИЕЙ КПЕРЕЦАЧИ НТ та ей цион- ключечи ннвання,пре- интегьтна Одингрешносткоэффициобусловлтемператфектоми конденратора,ков процратуры вСущесцнфровы генераторавходу конъюподключенсчетчика, всоединены сЦУП, а такжИзобретение относится к аналогоцифровой вычислительной технике и предназначено для выполнения операции интегрирования при моделировании значения интеграла и подынтегральной функции напряжения постоянного тока. Интегратор мокет найти применение в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных устройствах, моделирующих физические процессы, поведение которых описывается различными дифференциальными уравнениями, при коррекции характеристик автоматических систем управления, в активных фил ррх и всякого рода аналоговыха лого-цифровых специализированных вычислителях. из основных источников пои интеграторов - погрешность 20 ента передачи интегратора, енная ошибками изготовления, урной нестабильностью и эфстарения" входного резистора сатора обратной связи интег достигающая единиц и десятентов при изменении темпе- широком диапазоне.твуют аналоговые и аналого- методы коррекции коэффициенпередачи интеграторов с коррекинавтокомпенсационного типа 11.Метод коррекции автокомпенса ного типа, хотя н приводит к ис иию влияния коэффициента переда тегратора на точность преобразо но пригоден только для линейных образователей и не годится для раторов в других схемах.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является интегратор, содержащий операционный усилитель, компаратор, резистор, который через аналоговые ключи соединен со входами Ооп и 08, и с пеРвым вхО- дом цифроуправляемой проводимости (ЦУП), второй вход ЦУП и второй контакт резистора подключены к инверт- рующему входу операционного усилителя, выход этого усилителя соединен с ннвертнрующим входом компаратора, конденсатор включен между ннвертирующим входом операционного усилителя и его выходом, кроме того, выходподсоединен к первому нктора, выход которого к суммирующему входу ыходы разрядов счет.ика управляющими входам е выход компаратора под 80534 бключен ко входу устройства управления 21,Недостатком описанного интегратора является необходимость примененияв данной схеме точных элементов, атакже индивидуальная настройка схем,если требуется выпустить серию устройств с одинаковыми (до десятых исотых долей процента) характеристиками. Объясняется это следующим:относительная погрешность коррекциикоэффициента передачи интегратора(КПИ), вызванная Основной составляющей погрешности - неточностью ЦУПа -выражается Формулой (вывод Формулыбудет пояснен далйше)Ют- -ф агт 6 т8 т Юь 15Г+ ГТгде Д"Т - относительная погрешностьКПИ, вызванная погрешностьюкорректирующей цепи;,ДТ - максимальное относительное Яизменение КПИ в заданномтемпературном диапазоне;УУ - относительная погрешностьдополнительнЬй корректирующей проводимости. 2Цель изобретения - повыаение точности устройства.Укаэанная цель достигается тем,что в интегратор с автокоррекциейкоэФФициента передачи, содержащийоперационный усилитель, в цепь обратной связи которого включен интегрирующий конденсатор, первый ключ,включенный параллельно интегрирующему конденсатору, компаратор, первыйвход которого соединен с источникомопорного сигнала, второй вход подклЫчен к выходу интегрирующего усилителя, а выход соединен со входом блокауправления,. первый выход которогочерез элемент И, соединенный вторым 49входом с генератором импульсов, подключен к входу счетчика, выход счетчика соединен с управляющим входомциФроуправляемой проводимости,включенной через второй ключ параллельно масштабному резистору, один вы"ход которого подключен к входу операционного усилителя, а другой выводчерез третий и четвертый ключи соединен соответственно с источникамивходного н опорного сигнала, причемуправляющие входы первого, второго,третьего и четвертого ключей подключены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому выходамблока управления, введены дополиитель-ээные элементы И, счетчик, ключ и циФроуправляемая проводимость, включен-.ная через дополнительнай ключ параллельно масштабному резистору, управ"ляющий входдополнительной цифроуп- щравляемой проводимости через дополнительный счетчик подключен к выходудополнительного элемента И, входыкоторого соединены соответственно свыходом генератора импульсов и шестым выходом блока управления, седьмой выход которого подключен к управляющему входу дополнительного ключа, а установочные входы основного и дополнительного счетчиков соединены соответственно с первым н вторым установочными выходами блока управления, а также тем, что блок управления содержит первый В 5-триггер, выход котооого чеРез последовательно соединенные первый, второй, третий и четвертый. одновнбраторы соединен с его 5-входом, второй К 5-триггер, й-вход которого является входом блока управления, а 5-вход через элемент ИЛИ соединен с выходами первого и третьего одновибраторов, являющимися соответственно вторым и первым установочными выходами блока управления и соединенными с соответствующими входами первого н второго элементов И группы, второй вход второго и первые входы третьего и четвертого элементов И группы соединены с выходом четвертого одновибратора, являющимся седьмым выходом блока управления, выход второго одновибратора подключен ко второму входу третьего элемента И группы и первому входу пятого элемента И группы, второй вход которого соединен с выходом второго В 5"триггера и вторым входом четвертого элемента И группы, причем выходы перво" го, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И группы являютсясоответственно вторым, третьим, пятым,первым и шестым выходами блока управления.На фиг. 1 представлена Функциональная схема интегратора; на Фиг. 2 - Функциональная схема одного из возможных вариантов блока управления.Интегратор (Фнг. 1) содержит усилитель 1, компаратор 2 (компаратор реализован о схеме сравнения токов, так как сравниваемые напряжения имеют разные знаки), цифроуправляемые проводимости 3 и 4 (ЦУП) 5 и б, элементы И 7 и 8, генератор 9, масштабный резистор 10 и интегрирующий конденсатор 11, блок 12 управления и ключи 13-17. Первый вывод масштабного резистора 10 соединен через ключи 13, 14, 16 и 17 соответственно с источником входного ОЭ и опорного Осигналов, первыми входами циФрр управляемых проводимостей 4 и Э. Второй вывод масштабного резистора 10, а также вторые входы ЦУП 3 и 4 подключены к суммирующему входу операционного усилителя 1. Параллельно интегрирующему конденсатору 11 подключен ключ 15. Неинвертирующий. вход компаратора 2 соединен с источником опорного напряжения О, а его выход подключен ко входу блока 12 управления. Выход генератора 9 соединен с первыми входами элементов И 7 и 8, выходы которых подключены соответФормула изобретения 60 ственко к суммирующим входам ЦУП 3 и 4. Выходы блока 12 управления соединены со вторыми входами элеменгов И 7 и 8, со входами начальной установки счетчиков 5 н б, а также с управляющими входами аналоговых ключей 13 и 14, 1 б и 17.Предлагаемый интегратор работает следующим образом.Цикл работы устройства состоит иэ четырех тактов: первый и третий такты предназначены для установки нулевых 10 начальных условий на интеграторе; во втором такте производится грубая настройка КПИ с помощью счетчика б и ЦУП 4 и устанавливается новая пОсто" янная времени интегратора; в четвер том такте при помощи счетчика 5 и ЦУП 3 осув(ествляется окончательная коррекция КПИ. Все такты имеют Фиксированные длительности, величины которых задаются одновибраторами 18- ;щ 21 (Фиг. 2). Длительности второго и четвертого тактов равны длительности такта в основном режиме работы, а величины первого и третьего тактов существенно меньше.25При наличии режима коррекции на триггер 22 (Фиг. 2) поступает импульс, сбрасывающий его в воль, при этом запускается одновибратор 18 - начался первый такт коррекции. В этом такте замыкается ключ 15 (фиг.1) З остальные ключи разомкнуты, а также производится начальная установка счетчика б (Фиг, 1), йо окончании такта задний Фронт импульса одновибратора 18 запускает одновибратар 19. 35Во втором такте замыкается ключ 14 (фиг. 1), и на элемент И 7 подается сигнал, разрешающий прохождение импульсов с генератора 9 иа счетчик б. Интервал времени с момента подачи 40 опорного напряжения 0на вход интегратора до момента сравнения - реальная постоянная времени. Емкость счетчика б выбирается из максималь" ного .значения отклонения постоянной 45 времени так, чтобы при г щ Т (Т- требуемая постоянная времени) состояние счетчика было нулевыа. М моменту окончания интервала г щ Т на счетчике накапливается код разности Ия К РТ (К - коэффициент прогюрциональности). Код Куправляет цифроуправляемой проводймостью, состоящей из и (и - разрядность счетчика) взвешенных по двоичному закону проводимостей. Таким образом, в рабочем режиме при замкнутом ключе 16 (Фиг. 1) входная проводимость увеличиваеся на величину УСТ+ УкПогрешность, вносимую неидельностью ЦУПа (основную погрешность), можно определить по формуле:аТк65 но так как УК /У щ РТ, тодУ дТ ГУк 1Рт Р - - "Рт сРУ, где ЮУдУ/У, - относительная погрешность ЦУПа.В третьем такте замыкается ключ 15 (Фиг. 1), остальнь . ключи размыкаются, а счетчик 5 устанавливается в начальное положение.В четвертом такте замыкаются клю" чи 14 и 17, на элемент и 8 подается сигнал разрешения прохождения на счетчик 5 импульсов с генератора 9. Так как грубая настройка уже проведена, погрешность б"Т уменьшена до величины бТ, т.е, к концу такта на счетчике 5 накапливается код, пропорциональный погрешности ХТ . Счетчик 5, управляя цифроуправляемой проводимостью 3, уменьшает погрешность КПИ до величиныРТ, = 2 ЬТ ВУ, Уили, полагая дУ,РУ, =РУ (что естественно, так как всегда экономически выгодно использовать элемен" ты с одинаковыми допусками), получимРТк 2 РТ (8 У).Таким образом, в интеграторе можно использовать гораздо менее точные элементы, чем в известном устройстве,В предлагаемом интеграторе достигнуто значительное увеличение точности диапазона коррекции КПИ.Снижение требований по точности к элементам входной цепи и цепи обратной связи интегратора позволяет снизить требования по термостабильности элементов, так как коррекция может выполняться в широком диапазо" не изменения КПИ. Все это дает возможность без индивидуальной настройки .реализовать точные идентичные интеграторы и облегчает их изготовление в интегральном исполнении. 1. Интегратор с автокоррЕкцней коэффициента передачи, содержащий операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен интегрирующий конденсатор, первый ключ, включенный параллельно интегрирующему конденсатору, компаратор, первый вход которого соединен с источником опорного сигнала, второй вход подключен к выходу интегрирующего усилителя, а выход соединен со входом блока управления, первый выход которого через элемент И, соединенный вторым входом с генератором импульсов, подключен ко входу счетчика, выход счетчика соединен с управляющим входом цифроуправляемой проводимости, включенной через второй ключ параллельно масштаб ному резистору, один вывод которого подключен к входу операционного уси лителя, а другой вывод через третийи четвертый ключи соединен соответственно с источниками выходного и опорного сигнала, причем управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого ключей подключены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому выходам блока управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности в него введены дополнительные элемен И, счетчик, ключ-и цифроуправляемая проводимость, включенная через дополнительный ключ параллельно масштабному резистору, управляющий вход дополнительной цифроуправляемой проводимости через дополнительный счетчик подключен к выходу дополнительного элемента И, входы которого соединены соответственно с выходом генератора импульсов и шестым выходом блока управления, седьмой выход которого подключен к управляющему входу дополнительного ключа, а установочные входы основного и дополнительного счетчиков соединены соответственно с первым и вторым установочными выходами блока управления.2 Интегратор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит первый В 5-триггер, выход которого через последовательно соединенные первый, второй, третий и четвертый одновибраторы соединен с его Ь-входом, второй й 5-триггер, В-вход которого является входом блока управления, а 6-вход через элемент ИЛИ соединен с выходами первого и третьего одновибраторов, являющимися соответственно вторым и первым установочными выходами блокауправления и соединенными соответствующими входами первого н второгоэлементов И группы, второй вход второго и первые входы третьего и четвертого элементов И группы соединеныс выходом четвертого одновибратора,являющимся седьмым выходом блока управления, выход второго одновибратора подключен ко второму входу третьего элемента И группы и первому входу пятого элемента И группы, второйвход которого соединен с выходомвторого И-триггера и вторьва входом15 четвертого элемента И группы, причемвыходы первого, второго, третьего,четвертого и пятого элементов И группы являются соответственно вторым,третьим, пятьм, первым и шестым выхоЩ дами блока управленияИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гельман М. М., Шаповал Г. Г.Автоматическая коррекция систематических погрешностей в преобразователях "напряжение - код". - "Библиотека по автоматике", вып. 510, М.,"Энергия", 1974.2. Артамонов А. Б., Смирнов А. М,фрикционные кодирующие преобразователи на основе развертывающих систем. - Проблемы создания преобраэова"телей формы информации, ч. 1, Киев,805346 Составитель С. Белан ина Техред т, Иаточка Коррек Ч едвае Е ЮВ 5 РКо акт Зака еее в е ееее е еПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ал 05/73Уираж 756 ВИИИПИ Росударственн по делам иэобрете 113035, Иосква, 3-35, РПодннсно го комитета СССР ий и открытий ушская наб., д. 4/