Аналоговый интегратор Советский патент 1984 года по МПК G06G7/186 

Изобретение относится к электрон ной измерительной.технике, в частно ти, к электронным аналоговым интегра торам двигательных процессов, и может быть использовано, например, в кулонометрин с контролируемьм потен циалом.. Известен электронньй аналоговый интегратор, содержащий интегрирующий усилитель, источник компенсирую щего эталонного напряжения, гис-терезисный переключатель jj суммирую щий хронометр. В этом интеграторе интегрирование измеряемого входного сигнала осуществляется циклически - сначала интегрируется входной сигнал, затем сумма входного и компенсацион ного сигналов. Включение и выключение компенсационного сигнала рсущес вляется гистерезисным переключателе по достижении выходным сигналом инт рирующего усилителя опредепенных зн чений. Величина интеграла оценивается по суммарной продолжительности включения компенсационного сигна- ла l . . . Недостатком данного интегратора является возрастание погрешности интегрирования при уменьшении величины входного сигнала вследствие увеличения длительности отдельных циклов Интегрирования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является аналоговый интегратор, содержащий инте рирующий усилитель, источник компен сирующего напряжения, переключатель, блоки формирования модуля зна копеременного напряжения, компаратор и триггер управления переключателем и сумм фующим хронометром. При работе известного интегратора входное, напряжение поступает на интегрирующий усилитель через переключатель. Выходное напряжение усилителя увеличивается и поступает на вход блока формирования модуля знакопеременного сигнала. На вход другого аналогичного лока поступает входное напряжение. Выходны сигналы блоков.формирования модулей знакопеременных сигналов сравни ваются компаратором. В момент равен ства сигналов на входе компаратора последний вырабатьшает пусковой импульс для триггера управления переключателем. В результате срабатывания переключателя на вход интегрирующего усилителя поступает сумма входного и компенсирующего напряжений и выходное напряжение усилителя уменьшается. В момент равенства модулей входного и выходного напряжений импульс компаратора через триггер управления переключателем выключает источник компенсирующего напряжения и все процессы циклически повторяются. Величина интеграла оценивается по суммарной продолжительности включения источника компенсирующего напряжения, измеряемой . суммирующим хронометром. Поскольку уровни проинтегрированного сигнала, соответствующие моментам включения и выключения источника компенсирую-щего напряжения, равны (по модулю) входному напряжению, длительности отдельных 1Ц1КЛОВ интегрирования не увеличиваются при уменьшении величины входного напряжения. Поэтому погрешность интегрирования практически не зависит от величины входного, напряжения 2J . Недостатками известного интегратора являются ограниченный сверху диапазон входных сигналов и уменьшенная величина входного сопротивления которые обусловлены тем, что входное напряжение помимо интегрирующего усилителя подается также на вход одного из блоков формирования модуля знакопеременного сигнала.. Такие блоки обычнй вьтолняются по схеме выпрямителей среднего значения на основе операционных усилителей, допустимая величина входного напряжения которых не превышает 10-15 В. При установке на входе блока формирования модуля делителя можно расширить диапазон входных сигналов, однако при этом происходит дополнительное снижение величины входного сопротивления интегратора, а также дополнительная погрешность за счет нестабильности сопротивления делителя. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона входных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в аналоговый интегратор, содержащий интегрирующий усилитель, вход которого соединен через переключатель с источниками входного и компенсирующего напряжений, компаратор и триггер, первый вход которого подключен к выходу компаратора, а первый и второй выходы подключены .соответственно к управляющему входу переключателя и входу суммирующего хронометра,, введены инвертор, генератор тактовых импульсов, запоминающий конденсатор и ключ, управляющий вход которого подключен к пе:рвому выходу триггера, выход интегрирующего усилителя через инвертор , соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к одной изобкладок запоминающего конденсатора, соединенной через ключ с выходом интегрирующего усилителя, другая обкладка .запоминающего конден сатора соединена с шиной нулевого потенциала, а второй вход триггера подключен к выходу генератора тактовых импульсов. На фиг.1 приведена структурная электрическая схема аналогового инте ратора; на фиг, 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу интегратора. Аналоговый интегратор (фиг.1) содержит интегрирующий усилитель 1, вход которого через переключатель 2 управляемый синхронно с ключом 3, соединен с источниками 4 и 5 входного и компенсирующего напряжений со ответственно, которые включены встречно. Выход усилителя 1 соединен с аналоговым инвертором 6, через кон денсатор 1-е инвертирующим входом усилитгеля 1 и через, ключ 3-е запоминающим конденсатором 8 и одним из входов компаратора 9. Другой вход компаратора 9 соединен с выходом инвертора 6, Установочные входы триггера 10 подключены к выходам , компаратора 9 и генератора 11 так -овых импульсов. Выходы триггера 10 соединены с управляющими входами перекл рчателя 2, ключа 3 и суммирующего хронометра 12. На фиг.2 изображены входное (измеряемое) напряжение, выходное напряжение усилителя, импульсы генератора 11, напряжение на первом входе компаратора 9, напряжение на. в т ором входе компаратора. 9, напряжение на выходе компаратора 9, напряжение навыходе триггера Ю, Кроме того, обозначены моменты заключения t. , tn, t-j и т.д.., а также моменты выключения 11, t , ta и т,.д, источника компенсирующего напряжения. При практическое осуществлении интегратора переключатель 2 может быть выполнен, например, в виде электромагнитного (герконного)реле, обмотка которого включена на выход триггера 10. В качестве триггера 10 можно использовать R5-триггер, а в . качестве инвертора 6 - операционный масштабный усилитель с коэффициентом передачи -1. Компаратором может служить любой дифференциальн. усилитель постоянного тока; Устройство работает следующим образом. - . Входное напряжение (фиг.2а) от источника 4поступает.на вход интегрирующего усилителя I через переключатель 2, Выходное напряжение (фиг. 2 ) усилителя 1 начинает увеличиваться. Одновременно увеличивается напряжение на запоминающем конденсаторе 8. и на соединенном с ним вторым входом компараторе 9 (фиг.2а) Напряжение на первом входе компаратора 9 (фиг.22) повторяет по величине напряжение на входе усилителя 1 (фиг. 28), но отличается от него полярностью из-за использования инвертора 6. В момент t,( прихода импульса (фиг,25) генератора 1 триггер 10 опрокидьшается (фиг.2) и воздействует на управляющий вход переключателя 2 и ключа 3. При этом к входу усилителя 1 через переключатель 2 подсоединяются встречно включенные источники 4 и 5 входного и компенсирующего напряжений. Одновременно выходным сигналом триггера Ю . включается суммирующий хронометр 12. Вследствие интегрирования суммы напряжений источников 5 и 4 вых.одное напряжение усилителя 1 начинает уменьшаться, а затем меняет свою полярность (фиг.25). Напряжение на первом входе компаратора 9 (фиг.2) повторяет (в обратном полярности) напряжение на выходе усилителя I, а напряжение на втором входе компаратора 9 остается неизменным (фиг.2а), так как запоминающий конденсатор 8 отключен от входа усилителя 1 ключом 3. В момент t величины напряжений на входе меняет свой знак (фиг.2е). Перепад напряжения на выходе компаратора 9 опрокидьюает триггер 10 в исходное состояние (фиг.2), При этом переключатель 2 отключает источник 5 компенсирующего напря;;:ения на входе силителя I и подключает ключом 3

АНАЛОГОВЫЙ ИНТЕГРАТОР, содержащий интегрирующий усилитель, вход которого соединен через переключатель с источниками входного и компенсирующего напряжений, компаратор и триггер, первый вход которого подключен к выходу компаратора, a первый и второй выходы подключены соответственно к управляющему входу переключателя и входу суьмирующего хронометра, отличающийся . тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона входных сигналов, в него введены инвертор, генератор тактовых импульсов, запоминающий конденсатор и ключ, управляющий вход которого подключен к первому выходу триггера, интегрирующего усилитепя через инвертор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к одной из обкладок запоминающего конденсатора, соединенной через ключ с выходом интегрирующего усилителя, г другая обкладка запоминающего конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, a второй вход триггера подключен к выходу генератора тактовых импульсов . 1C 00 JN5