Релейный операционный усилитель Советский патент 1988 года по МПК G06G7/12 

:H

ос ос

сриеЛ

1142АОЗЗ

зобретение относится к усилительнови э-л то ре та эл но ка то зо об зи ст вт ле ба во ко ча ус во

ным устройствам и с пшротно- импульсным преобразованием сигнала и может быть использбвано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения - повышение точНС СТИ .

На фиг.1 изображена функциональная схема релейного операционного Q усилителя;.на фиг 2 - временные диаграммы сигналов.

Устройство содержит операционный усилитель 1, первый 2, второй 3 и третий 4 масштабные резис.торы, раз- j рядный резистор 5, разделительный трансформатор 6, первую б, вторую 6 третью 6j и четвертая 6 обмотки, релейный элемент 7 с гистерезисом, преобразователь 8 частота - напряжение, 2о двусторонний ограничитель 9, шину 10 нулевого потенциала, первьй 11 и второй 12 фазоинверторы, ключевой элемент 13, дополнительный ключевой элеВ третьей обмотке 6j разделительного трансформатора 6 под воздействием выходного напряжения релейного э-лемента с гистерезисом 7 протекает ток, создающий на третьем масштабном резисторе 4 падение напряжения, достаточное для переключения релейного элемента 7. После переключения релейного элемента 7 процесс изменения тока в третьей обмотке 6, происходит с точностью до знака аналогичным образом. В контуре, образованном третьей обмоткой 6j с третьим масштабным per зистором 4 и релейным элементом с гистерезисом 7, называемым в дальнейшего вторым контуром, имеют место лебания. При этом мощность автоколебаний меньше мощности автоколебаний во второй обмотке 6 , частота автоколебаний в третьей обмотке 6,, частоты переключения операционного усилителя 1 . При насьш ении магнитопро- вода разделительного трансформатора 6

мент 1А, первая 15, и вторая 15j вход-2 частота автоколебаний во втором контуре

ные шины и выход f6.

Релейный операционный усилитель работает следующим образом.

При включении выходной сигнала оперезко возрастает (фиг . 2в) , что ведет к росту сигнала на выходе преобразователя 8 частота - напряжение (фиг. 2г.). Рост . сигнала ведет и к росту вeлич l

рационного усилителя 1

насьш ения его статической характеристики (фиг.2а). Под воздействием сигнала операционного усилителя происхЬ- дит насыщение маг1«топровода разделительного трансформатора бив его второй обмотке 6 возникает бросок тока, создающий ni разрядном резисторе 5 падение напряжения, достаточное для переключения огерационного усилителя 1 (фиг.26). После изменения знака выходного сигнала операционного Усилителя 1 начинтется процесс пере- магничивания разделительного трансформатора 6 до очередного переключения усилителя.

При нулевом знячении входного сиг нала среднее значение напряжения на выходе 16 равно нулю. При наличии постоянного входного тока в первой обмотке 6, разделительного трансформатора 6, поскольку время перемагничи- вания в разные полупериоды различно, относительная продолжительность сигнала на выходе 16 одного знака отличается от 0,5, среднее значение это- VO напряжения пропорционально величине входного тока.

принимает од- ЗО сигнала на вькоде первого фазоин- вертора 11, Имеющего отрицательную полярность. Таким образом, при возрастании частоты автоколебаний второго контура на четвертую обмотку 64 подапо знаку

35

40

45

50

55

ется напряжение совпадающее с выходным сигналом операционного усилителя 1. Ток, который начинает протекать по четвертой обмотке 6 (фиг.2е), способствует более быстром-- насыщению магнитопровода и переключению операционного усилителя 1, После смены знака на выходе операционного усилителя 1 происходит смена знака сигнала и на выходе четвертой обмотки 64 ( фиг.2д). Ток в четвертой обмотке 6 начинает протекать в сторону, способстпуя более быстрому размагничиваниг мггяш-опро- вода разделительного трансформатора 6. В момент выхода магнитопровода разделительного трансформатора 6 из насыщенного состояния частота автоколебаний во втором контуре палает, что ведет к уменьшению величины сигнала на выходе преобразователя 8 частота - напряжение, а следовзтель.н:л, и на выходе первого фазоинрертора 11 (причем, как указано вьш1е, выходные сигнады преобразователя 8 частота В третьей обмотке 6j разделительного трансформатора 6 под воздействием выходного напряжения релейного э-лемента с гистерезисом 7 протекает ток, создающий на третьем масштабном резисторе 4 падение напряжения, достаточное для переключения релейного элемента 7. После переключения релейного элемента 7 процесс изменения тока в третьей обмотке 6, происходит с точностью до знака аналогичным образом. В контуре, образованном третьей обмоткой 6j с третьим масштабным per зистором 4 и релейным элементом с гистерезисом 7, называемым в дальнейшег вторым контуром, имеют место лебания. При этом мощность автоколебаний меньше мощности автоколебаний во второй обмотке 6 , частота автоколебаний в третьей обмотке 6,, частоты переключения операционного усилителя 1 . При насьш ении магнитопро вода разделительного трансформатора 6

резко возрастает (фиг . 2в) , что ведет к росту сигнала на выходе преобразователя 8 частота - напряжение (фиг. 2г.). Рост . сигнала ведет и к росту вeлич l

по знаку

5

0

5

0

5

ется напряжение совпадающее с выходным сигналом операционного усилителя 1. Ток, который начинает протекать по четвертой обмотке 6 (фиг.2е), способствует более быстром-- насыщению магнитопровода и переключению операционного усилителя 1, После смены знака на выходе операционного усилителя 1 происходит смена знака сигнала и на выходе четвертой обмотки 64 ( фиг.2д). Ток в четвертой обмотке 6 начинает протекать в сторону, способстпуя более быстрому размагничиваниг мггяш-опро- вода разделительного трансформатора 6. В момент выхода магнитопровода разделительного трансформатора 6 из насыщенного состояния частота автоколебаний во втором контуре палает, что ведет к уменьшению величины сигнала на выходе преобразователя 8 частота - напряжение, а следовзтель.н:л, и на выходе первого фазоинрертора 11 (причем, как указано вьш1е, выходные сигнады преобразователя 8 частота напряжение и первого фазоинвертора 1 отличаются лишь знаком).

После выхода магнитопровода разделительного трансформатора 6 из насыщенного состояния ток в четвертой обмотке 6 падает до нуля и не оказывает никакого влияния на цикл перемагничива- ния до очередного выхода разделительного трансформатора 6 в насыщенное состояние.

В момент уменьшения сигнала в четвертой обмотке 6 за счет существенной скорости изменения тока в ней возможно появление перенапряжений в других обмотках. Для их устранения предназначен двусторонний ограничи-; тель 9, которьш при появлении перенапряжений срабатывает, что приводит к появлению тока, магнитный поток от которого, в соответствии с правилом Ленца, направлен встречно потоку, вызвавшему это перенапряжение.

Предложенный релейный операционный 25 разделительного трансформатора, при- усилитель обладает линейной амплитуд- ц выход преобразователя частота напряжение подключен к выходу первого фазоинвертора и входу ключевого элемента, выход первого фазоинвертора 30 соединен с выходом дополнительного ключевого элемента, выходы ключевого элемента и дополнительного ключевого элемента подключены к первому выводу четвертой обмотки разделительного

ной характеристикой при больших величинах выходного сигнала, что означает повышение его точности за счет расширения диапазона выходного сигнала.

Формула изобретения

Релейный операционный усилитель, содержащий разделительный трансформатор с тремя обмотками, операционный : усилитель, между неивертирующим входом и выходом которого включен первый вывод второго масштабного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом разрядного резистора, релейный элемент с гистеризисом, вход которого через третий масштабный резистор подключен к шИне нулевого потенциала, вькол релейного элемента с гистерезисом соединен с входом пре35

40

45

трансформатора и первом выводу двустороннего ограничителя, второй вывод которого соединен с вторым выводом четвертой обмотки разделительного трансформатора, вторым выводом разрядного резистора и шиной нулевого потенциала, выход операционного усилителя подключен к управля 0 цему входу ключевого элемента и входу второго фазоинвертора, выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключевого элемента.

0

5

образователя частота - напряжение, выводы первой обмотки разделительного трансформатора являются первой и второй входными шинами релейного оперл- ционного усилителя, первый выход второй обмотки разделительного трансформатора соединен с выходом операционного усилителя, второй вывод второй обмотки разделительного трансформатора подключен к первому выводу разрядного резистора, первый и второй выводы третьей обмотки разделительного трансформатора соединены соответственно с входом и выходом релейного элемента с гистерезисом, ключевой элемент, выход операционного усилителя является выходом релейного операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй фозоинвер оры, двусторонний ограничтель, дополнительный ключевой элемент и четвертая обмотка

трансформатора и первом выводу двустороннего ограничителя, второй вывод которого соединен с вторым выводом четвертой обмотки разделительного трансформатора, вторым выводом разрядного резистора и шиной нулевого потенциала, выход операционного усилителя подключен к управля 0 цему входу ключевого элемента и входу второго фазоинвертора, выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключевого элемента.

а

t

/

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульс- ным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности. Релейный усилитель содержит операционный усилитель 1, первый, второй и третий масштабные резисторы 2, 3 и 4, разрядный резистор 5, разделительньпЧ трансформатор 6 с четырьмя обмотками, релейный элемент 7 с гистерезисом, преобразователь частота - напряжение В, двусторонний ограничитель 9, шину нулевого пот енциала 10, первьй и второй фазоинверторы 11 и 12, ключевой элемент 13, дополнительный ключевой элемент 14, входные тины 15, , 15, выход 16. Благодаря протеканию тока в четвертой обмотке 64 раэделительного трансформатора 6 в моменты переключения операционного усилителя 1 осуществляется ускоренное размагничивание магнитопровода, что расширяет диапазон линейности амплитудной характеристики при больших выходных сигналах. 2 ил. (/ С

5

.-л. .х ,

7

О

о о

о

п п п п п

VT

O

-i -f