Инвертирующий интегратор Советский патент 1992 года по МПК H03K5/12 

Изобретение относится к радиотехнике и может 6biTt использовано в приемоусили- тельных устройствах, предназначенных для приема, обработки и выделения импульсных сигналов, поступающих на вход через относительно короткий интервал времени на фоне шумовой помехи с изменяющейся интенсивностью.

Известна схема инвертирующего интегратора, содержащая операционный усилитель в инвертирующем включении, в цепи обратной связи которого параллельно включены конденсатор и полевой транзистор, затвор которого соединен с управляющим входом устройства, вход устройства через резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной устройства.

Недостатком устройства является то, что при обработке напряжения импульсных сигналов, действующих на фоне постоянной составляющей шумовой помехи Uo после операции разряда интегрирующего конденсатора до нулевого значения, в процессе установки начальных условий имеет место относительно длительный переходной процесс за счет заряда конденсатора до уровня Uo.

Наиболее близким к предлагаемому является инвертирующий интегратор, содержащий последовательно соединенные резистор и конденсатор, параллельно которому подключены два встречно включенных диода, операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения выводов резистора и интегрирующего конденсатора, другие выводы которых подсоединены соответственно к входу устройства и к выходу операционного усилителя, выход операционного усилителя соединен с выходом устройства, а его инвертирующий вход соединен через резистор с общей шиной устройства.

К точке соединения выводов диодов подключена шина источника управляющего напряжения.

Недостатком устройства является то, что при обработке импульсных напряжений

СП

с

VJ

го

О1

ю

сигнала постоянной составляющей шумовой помехи Uo временной интервал установления начальных условий tycr будет складываться из временного интервала разряда интегрирующего конденсатора до нулевого значения tpaa переменного интервала его последующего заряда tsap до уровня постоянной составляющей шумовой помехи, Uo:

tycr tpa3+ taap.

Цель изобретения - повышение быстродействия при интегрировании сигналов на фоне помех с изменяющимся уровнем постоянной составляющей.

Поставленная цель достигается тем, что в схему инвертирующего интегратора, содержащего последовательно соединенные резистор и интегрирующий конденсатор, параллельно которому подключены два встречно включенных диода, операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения выводов резистора и интегрирующего конденсатора, другие выводы которых подсоединены соответственно к входу устройства и к выходу операционного усилителя, выход которого соединен с выходом устройства, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через резистор с общей шиной устройства, источник управляющего напряжения, выход которого подключен к точке соединения катодов диодов, введены два последовательно соединенных резистора, а источник управляющего напряжения выполнен в виде операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подсоединен к точке соединения резисторов, другие выводы которых подсоединены к входу и выходу устройства, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через резистор с общей шиной устройства.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема инвертирующего интегратора.

Интегратор содержит операционный усилитель 1, первый резистор 2 и конденсатор 3, первый диод 4, второй диод 5, дополнительный операционный усилитель 6, второй резистор 7, третий резистор 8, четвертый резистор 9, пятый резистор 10.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме при наличии на входе устройства постоянной составляющей шумовой помехи Uo напряжение на интегрирующем конденсаторе 3 и на выходе устройства ивых остается практически неизменным и равным среднему значению шумового напряжения.

На неинвертирующем входе дополнительного операционного усилителя 6 сравниваются уровни напряжений Uo и ивых. Выходным разностным напряжением операционного усилителя 6 осуществляется управление режимом работы диодов 4,5, которые используются в качестве ключевых элементов интегрирующего конденсатора 3. На чертеже приведено включение диодов

4,5 для входного импульсного напряжения положительной полярности.

При поступлении на вход устройства напряжения импульсного сигнала в процессе интегрирования происходит заряд интегрирующего конденсатора 3, при этом возрастает напряжение импульсного сигнала на выходе устройства ивых. В течение действия напряжения импульсного сигнала на входе устройства диоды 4 и 5 находятся в закрытом состоянии выходным напряжением дополнительного операционного усилителя б, на неинвертирующий вход которого поступает напряжение импульсного сигнала UBx. где сравнивается с нарастающим выходным

напряжением ивых. Так как в процессе интегрирования , то полярность выходного напряжения дополнительного операционного усилителя 6 совпадает с полярностью входного напряжения импульсного сигнала.

При условии согласования постоянной времени интегрирования инвертирующего интегратора Т0 с длительностью действующего на входе импульсного напряжения сигнала т.имп к концу процесса интегрирования напряжение на выходе устройства ивых примерно равно по абсолютному значению амплитуде напряжения импульсного сигнала UBX:

И-и„ых|«иВх.

После уменьшения на входе инвертирующего интегратора напряжения импульсного сигнала до уровня напряжения постоя иной составляющей шумовой помехи

Uo на неинвертирующем входе дополнительного операционного усилителя 6 напряжение ивых по уровню превышает напряжение U0, которое поступает с входа устройства.

При -Увых} U0 выходное напряжение дополнительного операционного усилителя 6 изменяет свою полярность с положительной на отрицательную и переводит диоды 4,5 в режим проводимости.

Через открытые диоды 4,5 происходит разряд интегрирующего конденсатора 3.

В момент наступления равенства напряжений процесс разряда конденсатора 3 прекращается и инвертирующий интегратор переводится в установившийся режим в течение временного интервала Туст:

густЯуствСГэквпр при ТЪлСгЪкв обрат,

где С - емкость конденсатора 3;

Гэкв пр - эквивалентное сопротивление разрядной цепи устройства при переводе диодов 4,5 в режим проводимости;

Гэкв обрат - суммарное сопротивление запертых диодов 4,5.

Так как Гэкв пр «гэкв обрат, то т.уст« to Прит.уст т0 в устройстве обеспечивается относительно высокое быстродействие в процессе обработки серии импульсных сигналов, следующих через относительно короткий интервал времени при наличии на его входе постоянной составляющей шумовой помехи Do, уровень которой может изменяться в широком динамическом диапазоне.

Формула изобретения Инвертирующий интегратор, содержащий последовательно соединенные резистор и интегрирующий конденсатор, параллельно которому подключены два встречно включенных диода, операционный

усилитель, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения выводов резистора и интегрирующего конденсатора, другие выводы которых подсоединены соответственно к входу устройства и выходу операционного усилителя, выход которого соединен с выходом устройства, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через резистор с общей шиной

устройства, источник управляющего напряжения, выход которого подключен к точке соединения катодов диодов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при интегрировании сигналов на фоне помех с изменяющимся уровнем постоянной составляющей, введены два последовательно соединенных резистора, а источник управляющего напряжения выполнен в виде операционного усилителя,

неинвертирующий вход которого подсоединен к точке соединения резисторов, другие выводы которых подсоединены к входу и выходу устройства, инвертирующий вход операционного усилителя соединен через

резистор с общей шиной устройства.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемоусили- тельных устройствах, предназначенных для приема, обработки и выделения импульсных сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия при интегрировании сигналов на фоне помех с изменяющимся уровнем постояной составляющей. Интегратор содержит первый и второй операционные усилители, первый и второй диоды, конденсатор, первое, второе, третье, четвертое, пятое сопротивления. 1 ил.