Развертывающий операционный усилитель Советский патент 1984 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к усилительным устройствам с импульсным пре образованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Известен развертываюпщй операционный усилитель, содержащий интегратор, релейный элемент, сумматор, масштабные резисторы Cl3 Однако данное устройство характеризуется низкой надежностью. Наиболее близким к предложенному является развертывающий операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно первый сумматор, основной интегратор, второй сумматор релейный элемент, третий сумматор, дополнительный интегратор, четвертый сумматор,, элементе зоной нечувствительности, выход которого является выходом развертывающего операционного усилителя и соединен с вторым вхо дом третьего сумматора, выход релейного элемента подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого является входом развертывающего операционного усилителя, соеди ненные последовательно выпрямитель и перемножитель, выход которого подключен к вторым входам второго и чет вертого сумматоров, второй вход перемножителя соединен с выxoдo f релейного элемента С2. Однако известный усилитель обладает низкой надежностью работы из-за отсутствия ограничения постоянной составляющей выходного сигнала. Цель изобретенная - повышение надежности работы 3ja счет введения ограничения постоянной составляющей выходного сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в развертывапщий операционный усилитель, содерЛкащий соединенны последовательно первый сумматор, интегратор, второй сумматор, релейный элемент, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого является входом развертывающего операционного усилителя, третий сумматор,источник пита- НИИ, введены первый и второй одновиб раторы, первый и второй ключи, приче входы первого и второго одновибраторов соединены с выходом релейного элемента, один вывод источника питания через первый ключ подключен к второму входу второго сумматора, вто рой вывод источника питания через второй ключ подключен к третьему входу второго сунматора, выход первого одновибратора соединен с первым входом третьего сумматора и с управляющим входом второго ключа, выход второго одновибратора подключен к второму входу третьего сумматора и к управляющему входу первого ключа, выход третьего сумматора соединен с входом сброса интегратора, выход релейного элемента Является выходом развертывающего операционного усилителя . На фиг.1 изобр.ажена функгщональная схема развертывающего операционного усилителя, на фиг.2 - временные диаграммы сигналов. Усилитель содержит первый сумматор 1 интегратор 2, релейный элемент 3, первый и второй однозибраторы 4 и 5, второй сумматор 6, первый и второй ключи 7 и 8, источник 9 питания, третий сумматор 10, вход 11 и выход 12. Развертывающий операционный усилитель работает следующим образом. Релейный элемент 3 имеет симметричные относительно нулевого уровня пороги переключения ± 8 (фиг.2а). Сигнал на ВЫХОДЕ 12 е изменен по модулю амплитуды и меняется только по знаку в пределах, определяемых напряжением питания развертывающего операционного усилителя. Основной канал преобразования входного сигнала включает в себя первый сумматор 1, интегратор 2, второй сумматор 6, релейный элемент 3 и представляет собой автоколебательную частотно-широтно-импульсную систему. Частота автоколебаний зависит от уров ня сигнала на входе 11 и соотношения постоянной времени интегратора 2 и пороговых уровней 1В релейного элемента 3, При отсутствии сигнала на входе 11 напряжение на выходе интегратора 2 имеет форму симметричной пилы (фиг.2 ), так как амплитуды импульсов положительной и отрицательной полярности на выходе релейного элемента 3 равны по модулю между собЫ1, а их среднее значение зл период автоколебаний соответствует нулевому уровню. Наличие сигнала управления на входе 11 приводит к изменению производной выходного напряжения интегратора 2 (фиг.2,5). В случае несовпадения знаков сигналов с входа 11 и с выхода релейного

элемента 3 скорйсть изменения выходного напряжения интегратора 2 определяется разностью токов входной и обратной связи, а в интервале совпадеНИН знаков указанных напряжений произ водная выходного напряжения интегратора 3 зависит от суммы соответствующих токов. В результате постоянная сортавляющая импульсов на выходе 12 за период автоколебаний достигает ве-. личины, пропорциональной сигналу на входе 11 (фиг. 2,5).

Дпя ограничения максимальной величины постоянной составлянядей сигнала на выходе 12 служат первый и второй одновибраторы 4 и 5, второй и третий сумматоры, 6 и 10 и первый и второй ключи 7 и 8.

Предположим, что максимально допустимому значению постоянной составляющей сигнала на выходе 12 соответствует длительность импульса отрицательной полярности (фиг.2,В).

На выходе второго одновибратора 5 формируется сигнал (фиг. 2,г) , под воздействием которого напряжение на выходе интегратора 2 принимает нулевое значение (фиг.2,8) благодаря воздействию на него через вход сброса, а первый ключ 7 замыкается (фиг.2,е).

Тогда да вход второго сумматора 6 подается импульс (фиг. 2,д), амплитуда которого соответствует положительному напряжению источника 9 питания, а длительность равна длительности выходного импульса второго одновибрато-, ра 5.. В течение зтого времени релей-; ный элемент 3 принудительно удерживается в требуемом состоянии. После окончания выходного импульса второго одновибратора 5 выходной сигнал интегратора 2 изменяется в отрицательном направлении (фиг.2,в) и достигает величины В , что вызывает очередное переключение релейного элемента 3.

Благодаря перечисленным процессам постоянная составляющая импульсов на выходе 12 остается величиной практически постоянной. В случае, когда длительность импульса положительной полярности на выходе 12 превышает заданное значение, в работу включаются первый одновибратор 4 и второй ключ 8.

Таким образом, за счет ограничения максимального значения среднего значения сигнала на выходе 12 повышается надежность работы развертывающего операционного усилителя.

f

(риг. 2

РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно первьй сумматор, интегратор, второй сумматор, релейный элемент, выход которого подключен к nepBOhfy входу первого сумматора, второй вход которого является входом развертывакяцего операционного усилителя, третий сумматор, источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены первьй и второй одновибраторы, первый и второй ключи, причем входы первого и второго одновибраторов соединены с выходом релейного элемента, один вывод источника питания через первый ключ подключен ко второму входу второго сумматора, второй вывод источника питания через второй ключ подключен к третьему входу второго сумматора, выход первого одновибратора соединен с первым входом третьего сумматора и с управляющим входом второго ключа, выход второго одновибратора подключен к второму входу третьего сумматора и к (Л управляющему входу первого ключа, выход третьего сумматора соединен с входом сброса интегратора, выход релейного элемента является выходом раз§ вертывающего операционного усилителя. со о САЭ ОАЭ