Широтно-импульсный операционный усилитель

Широтно-импульсный операционный усилитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.07.75 (21) 2150119/24 с присоединением заявки №(23) Приоритет— (43) Опубликовано25.02.77 Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания 22.04.77

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 547778 (51) М. Кл.е

G 06 G 7/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий

РЗ) УДК 681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. В. Суворов, Л. И. Цытович, О. И Осипов и В. Г. Маурер (71) Заявитель Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в релейном режиме и может быть использовано в вычислительных машинах.

Один из известных релейных операционных 5 усилителей содержит последовательно включенные интегратор и релейный элемент, ключевые элементы flj .

Это устройство имеет сравнительно низкую точность работы. 10

Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к предложенному является широтно- импульсный операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно входной масштабируюший резистор, у интегратор, релейный элемент, выход которого через операторный резистор обратной связи подключен ко входу интегратора и выходу порогового элемента, дифференцируюший элемент, один выход которого соединен со входом интегратора, другой выход дифференцирующего элемента через первый ключевой элемент подключен к шине нулевого потенциала, а через второй ключевой элемент соединен со входом релейного элемента, управ- 25 ляюшие входы ключевых элементов подключены к дополнительному выходу интегратора (21 .

Однако это устройство имеет сравнительно низкую точность работы вследствие значительного измерения частоты автоколебаний при воздействии помех.

11елью изобретения является повышение точности работы усилителя.

Это достигается тем, что в широтно-импульсный операционный усилитель введен дополнительный интегратор, вход которого соединен с выходом релейного элемента, а выход подключен ко входу порогового элемента.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого усилителя.

Он содержит входной масштабирующий резистор 1, интегратор 2, релейный элемент

3, операторный резистор обратной связи 4, пороговый элемент 5, дополнительный инте» гратор 6, дифференцируюший элемент 7, первый и второй ключевые элементы 8, 9, шину нулевого потенциала 10.

Устройство работает следующим образом.

547778

Широтно-импульсный операционный усилитель представляет собой автоколебательную систему с широтно-частотно модулированным выходным сигналом, снимаемым с выхода релейного элемента 3. Переключение релей-5 ного элемента происходит при сигнале на выходе интегратора 2, равном порогу переключения релейного элемента 3. Выходное напряжение устройства неизменно по модулю и меняется только по знаку в пределах, 10 определяемых напряжением источника цитания, При отсутствии входного сигнала среднее значение выходного напряжения устройства равно нулю. Наличие сигнала, подаваемого через входной масштабирующий резистор

1, приводит к изменению производной выходного напряжения интегратора 2, которая в интервале совпадения знаков напряжений на входе и выходе устройства определяется суммой токов входного и обратной связи, а в

20 интервале несовпадения знаков напряжений на входе и выходе устройства — разностью этих токов, В результате за период автоколебаний выходных импульсов напряжения, сиимаемого

25 с выхода релейного элемента 3, среднее значение этого напряжения устанавливается пропорциональным входному сигналу.

При наличии входного сигнала, величина которого меньше заданной, напряжение на

30 выходе дополнительного интегратора 6 за период автоколебаний не успевает достигнуть величины порога срабатывания порогового элемента 5, а первый и второй ключевые элементы 8 и 9 разомкнуты.

Если входной сигнал превышает заданную допустимую величину, определяемую параметрами дополнительного интегратора 6 и порогового элек,ента 5, то напряжение на вы- 40 ходе дополнительного интегратора 6 достигает порога срабатывания порогового элемепта 5 и на вход интегратора 2 поступает импульс тока. При этом происходит увеличение скорости изменения (изменение производ- 4g ной) выходного напряжения интегратора 2 и длительность импульса соответствующей полярности выходного напряжения релейного элемента уменьшается. Ограничение длительности выходных импульсов устройства приво-S0 дит к эквивалентному ограничению среднего значения выходного напряжения.

Если одновременно с полезным сигналом на входе устройства действует гармонический сигнал помехи, причем амплитуда сум- Ы марного входного сигнала превышает допус=тимое заданное значение, и напряжение на выходе интегратора 2 оказывается по абсолютной величине больше порога срабатывания релейного элемента 3, сигналом с до- 60

4 полнителы ого выхода интегратора 2 замыкается второй ключевой элемент 9.

Дифференцирующий элемент 7 подключается к интегратору 2, увеличивая его постоянную времени. Увеличение постоянной времени интегратора 2 ограничивает рост сигнала ошибки устройства и устраняет возможность насыщения интегратора 2.

Как только длительность выходного импульса превосходит допустимое значение, определяемое параметрами порогового элемента 5 и дополнительного интегратора 6, гроисходит принудителы.ое перекчючение релейного элемента 3 за счет импульса тока, поступающего с выхода гoporoaoro элемента 5. Когда же сигнал .на выходе интегратора 2 год воздействием этого импуль са тока достигнет величины, близкой к значению порога срабатывания релейного элемента 3, второй ключевой элемент 9 размыкается, а первый ключевой элемент 8 замыкается.

Разряд дифференцирующего элемента 7 через входную цепь устройства изменяет величину производной сигнала с выхода интегратора 2. При этом длительность отрицательных импульсов выходного напряжения устройства увеличивается и среднее значение переменной составляющей выходного напряжения за период действия гармонической помехи сохраняется равным нулю. Так как постоянная времени разряда дифференцирующего элеме та 7 мала, то первый ключевой элемент

8 у.правляется кратковременными импульсами.

Таким образом, широтно-импульсный опе рационный усилитель сохрагяет работоспособHocTb в условиях действия гармонической помехи без ухудшения динамических свойств и точности, Формула и=-збрен.еения

Широтно-импульсный операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно входной масштабируюший резистор, интегратор, релейный элемент, выход которого через операт орный ре зист ор обратной свя зи подключен ко входу интегратора и выходу порогового элемента, дифференцирующий элемент, один зыход которо "о соединен со входом интегратора, другой выход дифференцируюшего элемента через первый ключевой элемент подключен к шине нулевого потенциала, а через второй к>почевой элемент соединен со входом релейного элемента, управляющие входы ключевых элементов подключены к дополнительному выходу интегратора, о т л и547778

Составитель О. Отраднов

Редактор Л. Народная Техред О. Луговая Корректор C. Болдижар

Заказ877/101 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ч а .ю шийся тем, что,с целью повышения точности, в него введен дополнительный интегратор, вход которого соединен с выходом релейного элемента, а выход подключен ко входу- порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

Авторское свидетельство СССР

% 474816, М. Кл. G06 G 7/12 21.05.74.

2. "Аналоговая и аналого-цифровая вычислительная техника", Сборник статей под ред. В. Ь. Ушакова, вып 3, "Советское радио", 1969, стр. 130, рис. 7 (прототип).