Развертывающий операционный усилитель

,СОЮЗ СОВЕТСКИХСВИВЛВВИСНИ 09) (11) А С 06 С 7 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ческиймсомола ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 769556, кл. С 06 С 7/12, 1978.2. Авторское свидетельство СССР В 862149, кл. С 06 С 7/12, 1980 (прототип).(54)(57) РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ОПЕРАЦИОН 1 БИ УСИЛИТЕЛЪ, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, репейный элемент и первый делитель частоты, выход релейного элемента подключен к первому входу сумматора, второй вход которого является входом релейного операционного усили-. теля, второй делитель частоты, первый и второй демодуляторы, ключ, выход которого является выходом релейного операционного усилителя, ключевой элемент с зоной нечувствительности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчи- вости, в него введены фильтр, элемент задержки, элемент И-НЕ, дополнительный ключ, первый, второй и,третий дифференцирующие элементы, причем выход первого делителя частоты через первый дифференцирующий элемент подключен к входу первого демодулятора, выход второго делителя частоты через 1 второй дифференцирующий элемент соединен с входом второго деьюдулятора, выход релейного элемента через фильтр подключен к входу первого ключа и входу третьего дифференцирующего элемента, выход которого соединен с вхо- Е дом второго делителя частоты, второй вход сумматора подключен к входу ключевого элемента с зоной нечувствитель- С ности, выход которого подключен к входу элемента задержки, выходы нер- дЪф вого и второго демодуляторов соединены с входами элемента И-НЕ, выходкоторого через дополнительный ключподключен к управляющему входу первого ключа, выход элемента задержкисоединен с управляющим входом дополнительного ключа.1091178 тельных .ашинах,15 Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислиИзвестен релейный операционныйусилитель, содержащий .интегратор,релейньд элемент, сумма.ор, амплитудный модулятор и дополнительныйрелейньп элемент 1,1 ООднако данный усилитель характеризуется низкой помехоустойчивостью.Наиболее близким к предлагаемомуявляется релейный операционньпусилитель, содержащий соединенныепоследовательно сумматор, интегратор,первый релейный элемент, первый усилитель частоты, первый демодулятори второй релень элемент, выход ко 20торого соединен с управляющим входомпервого переключателя, выход которогоподключен к первому входу сумматора,выход первого релейного элемента25соединен с первым входом первого переключателя и входом третьего релейого эЛемента, выход которого черезсоединенные последовательно второйделитель частоты, второй демодулятори четвертый релейный элемент подключен к управляющему входу второго переключателя, выход которого соединен свторым входом первого переключателяи входом ключа, выход которого является выходом усилителя, первый ивторой входы второго переключателясоединены соответственно с выходамипервого и третьего релейньх элементов 21 . 40Известный усилитель также обладаетнизкой помехоустойчивостью.Цель изобретения - повьпение помехоустойчивости усилителя.Поставленная цель достигается 45тем, что в развертывающий операцион.ный усилитель, содержащий соединенныепоследовательно сумматор, интегратор, релейный элемент и первый дели.тель частоты, выход релейного элемента подключен к первому входу сумматора, второй вход которого является входом релейного операционногоусилителя, второй делитель частоты,первый и второй демодуляторы, ключ,55выход которого является выходом релейного операционного усилителя,ключевой элемент с зоной нечувствительности, введены фильтр, элемент задержки, элемент И-НЕ, дополнительный ключ, первы, второй и третийдифференцирующие элемейты, причемвыход первого делителя частоты черезпервый дифференцирующий элемент подключен к входу первого демодулятора,выход второго делителя частоты черезвторой дифференцирующий элемент соединен с входом второго демодулятора,выход релейного элемента через фильтрподключен к входу первого ключаи входу третьего дифференцирующегоэлемента, выход которого соединен.с входом второго делителя частоты,второй вход сумматора подключен квходу ключевого элемента с зоной нечувствительности, выход которого подключен к входу элемента задержки,выходы первого и второго демодуляторов соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого через дополнительньп ключ подключен к управляющему входу первого кпюча, выход элемента задержки соединен с управляющим входом дополнительного ключа. На фиг. 1 изображена функциональ-,ная схема развертывающего операционного усилителя; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы сигналов, действующих в усилителе.Усилитель содержит сумматор 1,интегратор 2, релейный элемент 3,фильтр 4, первый, второй и третийдифференцирующие элементы 5, 6 и 7первый и второй делители 8 и 9 частоты, первый и второй демодуляторы1 О и 11, ключевой элемент 12 с зонойнечувствительности, элемент 13 задержки, элемент И-НЕ 14, ключ 15,дополнительный ключ 16, вход 7 ивыход 18,Развертывающий усилитель работаетследующим образом.Сумматор 1, интегратор 2 и релейный элемент 3 образуют частотно-широтно-импульсный каскад, работающийв режиме устойчивых автоколебаний.Релейный элемент 3 имеет симметричныеотносительно нулевого уровня порогипереключения. Выходной сигнал релейного элемента 3 не изменен по модулюамплитуды и меняется только по знакув пределах, определяемх напряжениемисточника питания.При отсутствии сигнала на входе17 сигнал развертки на выходе интегратора 2 имеет форму симметричнойограничена величиной порогов переключения релейного элемента 3.Наличие управляющего воздействия на входе 7 приводит к изменению производной,.выхолиого сигнала интегратора 2 фиг. 2, ). В интервале времени несовпадения знаков выходного напряжения релейного эл мента 3 и напряжения с входа 17 скорость изменения выходного сигнала интегратора 2 зависит от разности токов входного и обратной связи, а в интервале совпадения знаков напряжений на входе и выходе - от суммы указанных токов, В результате постоянная составляющая импульсов на выходе релейного элемента 3 устанавливается пропорциональной амплитуд а входного воздействия. фильтр 4 служит для выделения постояньой составляющей выходного сигнала релейного элемента 3 (фиг, 2 в).С помощью первого усилителя 8 частоты выходной сигнал релейного элемента 3 (Фиг. 2 в) преобразуется в импульсы типа "меандр" со средним нулевым значением (фиг. 2 г) и периодом, в 2 раза превышающим период автоколебаний.Первый дифференцирующий элемент 5 имеет бесконечно малый коэффициент передачи для сигнала постоянного уровня. Коэффициент передачи практически равен единице для переменной составляющей выходного сигнала первого делителя 8 частоты (фиг. 2 д).С помощью первого демодулятора 1 О выходной сигнал первого дифференцирующего элемента 5 выпрямляется и фильтруется (фиг. 2 е),Третий дифференцирующий элемент7 предназначен для дифференцированияпульсаций выходного сигнала Фильтра4 (фиг, 2 в, ж), наличие которыхсвидетельствует о нормальной работоспособности фильтра 4,Таким образом, наличие сигналовлогической "1" на выходах первого ивторого демодуляторов 10 и 11 свидетельствует о нормальной работоспособности основного тракта преобразования. В этом случае выходнойсигнал элемента И-НЕ 14 равен нулюи нагрузка через нормально закрытыйконтакт ключа 15 соединена с выходом Фильтра 4,При неработоспособности автоколебательного каскада сигналы на выходах первого и второго демодуляторовкая помехоустойчивость. Так, например, при воздействии на вход низкочастотной помехи автоколебания в нем прекращаются, а период следования 25выходных импульсов релейного элемента 3 соответствует периоду сигнала помехи, т,е, устройство синхронизируется с частотой внешнего периодического воздействия. Такой режим раЗ 0 боты может вызвать периодическое 5 О 5 20 35 40 45 50 55 10 и 1 принимают уровень логичес 1 1кого О и под воздействием выходного напряжения элемента И-НЕ 14 ключ 15 переходит в разомкнутое состояние, отключая тем самым выход от цепи нагрузки,Если автоколебательный каскад является работоспособным, а фильтр 4 вышел из строя, то сигнал на выходе третьего дифференцирующего элемента 7 равен нулю, что вызывает появление на выходе второго демодулятора 11 также сигнала логического О". В результате на выходе элемента И"НЕ 14 формируется сигнал логи-. ческой "1 и выход 18 отключается от нагрузки несмотря на работоспособность автоколебательного каскада.К числу основных недостатков известного усилителя относится его низ" уменьшение выходного сигнала первого и второго демодуляторов 1 О и 11 до уровня логического "О" и отключение работоспособного усилителя от цепи нагрузки. Кроме того, в пускотормозных режимах работы ряда объектов регулирования на входе регуляторов системы управления возникают рассогласования, амплитуда которых превышает допустимое значение входного сигнала. Это вызывает срыв режима автоколебаний, что влечет за собой разрыв в выходной цепи.Предположим, что (фиг. За) амплитуда сигнала с входа 17 увеличилась скачком до уровня, превышающего величину допустимого входного сигнала. Тогда выходной сигнал интегратора 2 увеличивается по модулю амплитуды и может достичь эоны насыщения статической характеристики (фиг. Зб). Это влечет за собой резкое увеличение длительности импульса на выходе релейного элемента 3 .Резкое увеличение длительности выходных импульсов релейного элемента 3 вызывает уменьшение уровня сигнала на выходах первого и второго де"модуляторов О и 1 (фиг. Зв). 11 ри выходном сигнале первого демодулятора 10 равном нулю (фиг. Зв) срабатывает ключ 15 и выход 18 находится в разомкнутом состоянии, что может 5 оказаться недопустимым с точки зрения нормальной работоспособности системы управления или объекта Регулирования,Для устранения указанного недостат ка введены элемент 13 задержки и дополнительный ключ 16.Ключевой элемент 12 имеет зону нечувствительности (фиг. За). Выходной сигнал ключевого элемента 12 имеет положительный знак независимо от знака сигнала на входе 17. В момент времени фиг. За) на выходах ключевого элемента 12 и элемента 13 задержки появляется сигнал логической "1" (фнг. Зг, д), под воздействием кото рого дополнительный ключ 16 размыкается, препятствуя тем самым срабатыванию ключа 15. При уменьшении амплитуды сигнала на входе 17 ключевой элемент 2 с зоной нечувствительности переходит в разомкнутое состояниеФ и сигнал на его выходе принимает значение логического "О" (фиг. Зг), Однако выходной сигнал элемента 13 задержки продолжает в течение време" ни (фиг. Зд) оставаться равным логической "1". Длительность задержки выбирается из расчета времени воз," никновения автоколебаний и увеличения уровня выходного сигнала первого и второго демодуляторов 1 О и 11 (фиг. Зв) до значения логической "1", При нулевом сигнале на выходе эле" мента 13 задержки (фиг. Зд) дополнительный ключ 16 переходит в исходное замкнутое состояние.Таким образом, предлагаемый развертывающий операционный усилитель обладает более высокой помехоустойчивостью при воздействии на его вход сигналов помех, амплитуда которых превышает величину линейного участка его статичЕской характеристики,1091178 Составитель О. Отрадноведактор М. Рачкулинец ТехредА.Ач Корректор А.ДэяткП дписное Ужгород, ул. Проектная,ППП "Патент акаэ 3082/46 Тираж 699 В 1 ПВПИ Государственного комитета по делам иэобретений и открыт 1 13035, Москва, Ж, Раушская н