Развертывающий операционный усилитель

3СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ОП Н АВ ИЕ ИЭОБРЕТЕНИ У ехнический иномсомола ля етельство СССР/12, 1974.ельство СССР7/12, 1977 омтел рого и ючен ляе рац вом та,ьньак гомходдеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛА ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ 1 Т ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬ(54)(57) РАЗВЕРтЫВАЮЩий ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТКЛЬ, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, релейный элемент, выход которого явтся выходом развертывающего опционного усилителя и подключен к перу входу сумматора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены первый и второй делители частоты и дополнительные сумматор, интегратор 801088011 С Об С 7/12 и первый, второй и третий дополнительные релейные элементы,причем входы первого, и второгодополнительных релейных элементов соединены и являются входом ргвертывающего операционного усилитевыход первого дополнительного релего элемента соединен с вторым входсумматора и с входом" первого деличастоты, выход которого подключентретьему входу сумматора, выход втрелейного элемента соединен с вторым входом первого дополнительного рлейного элемента, с входом второго делтеля частоты и с первым входом дополнительного сумматора, выход которого чрез дополнительный интегратор подклк входу третьего релейного элеменвыход которого является дополнителвыходом развертывающего операцноннусилителя и соединен с вторым входдополнительного сумматора, третийкоторого подключен к выходу второгИзобрете не относится к усилительным устройствам с широтно-импульснымпреобразованием сигнала и может бытьиспользовано в аналоговых вычислительных машинах, 5Известен развертывающий операционный усилитель, который содержит соединенные последовательно интегратори релейный элемент, ключевой пороговый элемент1 3. ООднако это устройство обладаетнизкой помехоустойчивостью,Наиболее близким к предлагаемомуявляется развертывающий операционныйусилитель, содержащий соединенные 5последовательно сумматор, интегратор, релейный элемент, выход которого является выходом развертывающегооперационного усилителя и подключенк первому входу сумматора, второй 20вход которого является основным входом развертывающего операционногоусилителя, к третьему входу сумматора подключен выход фильтра высокойчастоты, вход которого соединен с вы ходом амплитудного модулятора, первый вход которого подключен к выходугенератора прямоугольного напряжения,второй вход амплитудного модулятора является дополнительным входомразвертывающего операционного усилителя Г 2 1Однако известный операционныйусилитель характеризуется низкойпомехоустойчивостью.35Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.С этой целью в развертывающий операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, релейный элемент, вьжод которого является выходом развертывающего операционного усилителя и подключен к первому входу сумматора, введены первый и второй 45Мделители частоты и дополнительные сумматор, интегратор и первый, второй и третий дополнительные релейные элементы, причем входы первого и второго дополнительных репейных 50 элементов соединены и являются входом развертывающего операционного усилителя, выход первого дополнительного релейного элемента соединен со вторым входом сумматора и со вхо дом первого делителя частоты, выход которого подключен к третьему входу сумматора, вьжод второго релейного элемента соединен со вторым входомпервого дополнительного релейногоэлемента, со входом второго делителя частоты и с первым входом дополнительного сумматора, выход которого через дополнительный интегратор подключен ко входу третьего релейного элемента, выход которого является дополнительным выходсм развертывающего операционного усилителя и соедипен со вторым входом дополнительного сумматора, третий вход которого подключен к выходу второго делителя частоты.На фиг.1 изображена функциональная схема развертывающего операционного усилителя; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы сигналов,Усилитель содержит первый и второйдополнительные релейные элементыи 2, первый и второй делители частоты 3 и 4, сумматор 5, дополнительный сумматор 6, интегратор 7,дополнительный интегратор 8, релейный элемент 9, третий дополнительныйрелейный элемент 1 О, вход 11, выход12 и дополнительный выход 13 развер"тывающего операционного усилителя.:Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом.Сигнал со входа 1 (фиг.2 а) представляет собой сумму двух широтно-импульсных сигналов, один иэ которыхмодулирован по амплитуде вторым широтно-импульсным воздействием. Функции развертывающего операционногоусилителя заключаются в разделениисуммарного сигнала со входа 11 насоставляющие его широтно-импульсныеносители с последующим их операционным преобразованием в вид, удобныйдля цифровой обработки информации. Выходной сигнал релейного элемента 9, первого, второго и третьего дополнительных релейных элементов 1, 2 и 1 О неизменен по модулю амплитуды и изменяется только по знаку в пределах, определяемых напряжением источника питания.Релейный элемент 9 и третий дополнительный релейный элемент 10 имеют симметричные относительно нулевого уровня пороги переключения. Второйдополнительный релейный элемент 2 обладает нулевым значением порогов переключения. Первый дополнительный релейный элемент 1 при отсутствии сигнала на его втором входе также имеет нулевой уровень порогов срабатывания,о10880 15 Принцип работы замкнутого контура, состоящего из сумматора 51 инте" гратора 7 и релейного элемента 9 в режиме собственных автоколебаний, за ключается в следующем. При отсутствии сигнала на входе 11 выходной сигнал интегратора 7 имеет форму симметричной "пилы" (фиг.26), а скважность импульсов иа выходе релейного элемента 9 55 равно 0,5, что соответствует нулевому уровню постоянной составляющей сигнала. а при наличии сигнала на втором входе зона неоднозначности первого дополнительного релейного элемента 1 смещается в направлении, соответствующем знаку воздействия на его втором входе.Восстановление основного (ведущего) широтно-импульсного носителя информации осуществляется с помощью второго дополнительного релейного о элемента 2 (фиг. 2 б ) и происходит в моменты времени С 1 Ег 1 и пере хода сигнала со входа 11 (фиг.2 с) через нулевой Уровень, Синхронно с моментом времени изменения знака выходного сигнала второго дополнительного релейного элемента 2 происходит "вертикальное" смещение порогов переключения первого дополнительного релейного элемента 1. При положительной полярности импульса на . выходе второго дополнительно релей- ного элемента 2 (фиг, 26) порог срабатывания первого дополнительного ре" лейного элемента 1 смещается в положительном направлении (фиг.2 В) до величины, при которой управление моментами переключения первого дополнительного релейного элемента 1 происходит с помощью второго широтно-импульс ного носителя, модулирующего ведущий носитель по амплитуде (фиг,2 е). При изменении знака сигнала с входа 11 пороговый уровень первого дополнительного релейного элемента 1 смещается35 в "отрицательном" направлении (фиг.2 В), что позволяет восстановить второй широтно-импульсный носитель, модулирующий по амплитуде "отрицательный" импульс основного носителя входной ин 40 формации. В дальнейшем процесс периодически повторяется, и на выходе первого дополнительного релейного элемента 1 формируется восстановленный широтно-импульсный сигнал (фиг.2 ь)45 второго носителя информации. 44Наличие управляющего сигнала напервом входе сумматора 1 вызываетИЗМЕНЕНИЕ ПРОИЗВОДНОЙ ВЫХ 1 ЧНОГО СИГнала интегратора 7 (фиг.2 е), При совпадении знаков сигналов входного ирелейного элемента 9 скорость изменения сигнала на выходе интегратора 7определяется суммой токов входного иобратной связи, а при несовпаденииукаэанных воздействий производнаявыходного сигнала зависит от разности соответствующих токов. В результате постоянная составляющая выходного сигнала релейного элемента 9 устанавливается пропорциональной уровнювходного воздействия.Для обеспечения независимостиинтервала дискретизации выходныхсигналов от управляющего воздействияв схему введены первый и второй делители частоты 3 и 4.Выходные сигналы (фиг.36) первогои второго делителей частоты 3 и 4представляют собой прямоугольные11 11разнополярные импульсы типа меандрс частотой в 2 раз меньшей, чемичастота импульсов (фиг.ЗО) иа выходах первого и второго дополнительных релейных элементов 1 и 2 соот"ветственно, где и1, 2, 3 - коэффициент деления частоты (в дальнейшем принимаем и1),Период выходных импульсов первогои второго делителей частоты 3 и 4 иих амплитуда выбираются таким обра"зом, чтобы обеспечить работу в режимевынужденной синхронизации с частотой,кратной частоте сигналов с. выходовпервого и второго дополнительныхрелейных элементов 1 и 2.Принцип работы в режиме вынуж"денной синхронизации следующий.Полагаем, что пороги переключениярелейного элемента 9 равны. нулю, авыходной сигнал первого дополнительного релейного элемента 1 равен нулю. В интервале времени й. (фиг,ЗЬ)сигнал с выхода интегратора 7 изменяется в "отрицательном" направлениипод воздействием разности сигналов(фиг.ЗЬ,Ь) 1 так как амплитуда импульсов с выхода первого делителя 3 частоты выбирается значительно превьавающей величину допустимого сигналана входе сумматора 5, когда в немсуществует режим собственных автоколебаний. После изменения знака импульса с выхода первого делителя 3частоты на входесумматора 5 действу 1088014ет сумма "отрицательных" напряжений, и в интервале времени с 2(фиг.36) выходной сигнал интегратора 7 нарастает в "положительном" направлении.При нулевом значении сигнала на вы ходе интегратора 7 происходит переключение релейного элемента 9, что влечет за собой уменьшение в интервале времени й темпа нарастания выходного сигнала интегратора 7.1 О После очередного изменения знака сигнала в интервале времени й на вход сумматора 5 действует сумма "положительных" воздействий, что обеспечивает изменение направления развертывающего преобразования, В момент равенства нулю выходного сигнала интегратора 7 происходит очередное переключение релейного элемента 9. В дальнейшем процесс пери одическн повторяется, Учитывая, что+ 1 щ с + С 4 пнная сос 1тавляющая сигна.ча на выходе релейного элемента 9 равна нулю.Наличие сигнала управления с выхода релейного элемента 1 приводит к "вертикальному" смещению выходного сигнала интегратора 7, что влечет за собой изменение скважности импульсов на выходе релейного элемента ЗО 9 (фиг.Зъ).В интервале времени С на вход РОУ действует сигнал, равный сумме выходных сигналов первого дополнительного релейного элемента 1 и первого делителя 3 частоты за вычетом выходного сигнала релейного элемента 9, й сигнал на выходе интегратора 7 изменяется в "отрицательном" направленин. В интервале времени С 2, в силу изменения знака импульса на выходе первого дополнительного релейного элемента 1 (фиг.Зс), темп изменения сигнала на выходе интегратора 7 падает.После переключения синхрониэирующего воздействия с выхода первого делителя 3 частоты (фиг,Зо) выходной сигнал интегратора 7 имеет положительный знак производной. В течение времени йм нарастание амплитуды сигнала интегратора 7 обусловлено суммарным воздействием сигналов (фиг.За,б,.). Очередное переключение релейного элемента 9 происходит через время 1 после очередного изменения знака синхронизирующего сигнала. В дальнейшем рассмотренный процесс периодически повторяется. Постоянная составляющач импульсов на выходе релейного элемента 9 за время Тс = 2 ТО соответствует уровню среднего значения выходного сигнала первого дополнительного релейного элемента 1,Преимуществом предлагаемого развертывающего операционного усилителя является синхронизация частоты его вынужденных колебаний с частотой преобразуемого широтно-импульсного сигнала, исключающая возможность появления в выходном сигнале ошибок замедленной дискретизации при передаче высокочастотного спектра восстановленного широтно-импульсного носителя входной информации, что говорит о повышенной помехоустойчи- вости