Релейный операционный усилитель Советский патент 1977 года по МПК G06G7/12 

1

Изобретение относится к усипитепьной технике и может быть использовано в вычислительных машинах.

Один из известных релейных операционных усилителей содержит интегрирующий элемент, релейный элемент и операторные резисторы ij , Этот релейный операционный усилитель имеет сравнительно низкую точность работы.

Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к предложенному является релейный операционный усилитель, содержащий релейный элемент, между входом которого и щиной нулевого потенциала включен интегрирующий элемент, операторную цепь обратной связи, подключенную между входом и выходом, релейного элемента, вход которого через входную операторную цепь соединен со входом усилителя. Ко входу репейного

элемента подключены разноименные эпектроды первого и второго ограничительных диодов, другой электрод каждого из которых соединен с одноименным электродом третьего и четвертого ограничитель-

ных диодов соответственно и с соответствующим выводом источника опорного напряжения t.2j.

Однако и этот релейный операционный усилитель имеет невысокую точность работь вследствие изменения частоты автоколебаний при воздействии повышенной величины входного сигнала.

Целью изобретения является повышени точности работы.

Предложенный репейный операционный усилитель отличается от известных тем, что в него введены первый и второй дополнительные интегрирующие элементы, каждый из которых подключен между соответствующим выводом источника опорного напряжения и шиной нулевого потенциала.

Бпок-схема предложенного релейного операционного усилителя изображена на чертеже.

Усилитель содержит входную операторную цепь 1, интегрирующий элемент 2, операторную цепь обратной связи 3, релейный элемент 4, первый 5, второй 6,

третий 7 и четвертый 8 ограничительные диоды, первый 9 и второй 10 допопнитепьные интегрирующие элементы и источник опорного напряжения 11.

Устройство работает следующим образом

Релейный операционный усилитель представляет собой устройство, работающее в

режиме автоколебаний. При отсутствии входного сигнала на входе 12 релейного операционного усилителя, на его выходе 13, которым является выход релейного элемента 4, формируется переменное напряжение прямоугольной формы с равной длительностью положительной и отрицательной полуволн. В этих условиях среднее значение выходного напряжения за период колебаний равно нулю,

Если на входе 12 действует сигнал, то интегрирующий элемент 2 в интервале совпадения знаков входного напряжения и выходного напряжения релейного элемента 4 заряжается суммой токов входного напряжения и напряжения обратной свяаи, а в интервале несовпадения .знаков входного напряжения и выходного напряжения элемента 4 ток заряда элемента 2 определяется разностью токов входного и обратной связи. В результате среднее значение выходного напряжения релейного операционного усилителя на выходе 13, формируемого на выходе элемента 4, устанавливается пропорциональным входному сигналу.

Регулирование максимального уровня среднего значения выходного напряжения устройства происходит следующим образом

Если выходное напряжение элемента 4 имеет положительную полярность, то диод 8 закрыт, так как величина напряжения 11 источника меньще амплитуды положительной полуволны выходного напряжения элемента 4. Элемент 9 заряжается током, протекающим по цепи; выход элемента 4, диод 7, элемент 9 и шина нулевого потенциала 14. Величина зарядного тока пропорциональная разности величин амплитуды полуволны выходного напряжения элемента 4 и напряжения источника 11, а скорость нарастания напряжения определяется постоянной времени цепи заряда. За время, соответствующее длительности положительной полуволны выходного напряжения элемента 4, элемент 10 разряжается.

К моменту переключения элемента 4 (момент окончания положительной полуволны выходного напряжения) величина напряжения на элементе 10 не успевает достич нулевого уровня, необходимого для переключения диода 6 в открытое состояние. Диод 5 также находится в непроводящем состоянии, так как потенциал напряжения, до которого заряжен элемент 9, положителен.

При отрицательной полуволне выходного напряжения элемента 4 диод 7 закрывается, а диод 8 открывается. Это приводит к увеличению величины отрицательного напряжения на элементе 10, а элемент 9 начинает разряжаться по цепи: внутреннее сопротивление источника 11, шина нулевого потенциала 14. При этом диоды 5 и 6 -закрыты.

Рассмотренный процесс изменения напряжений на первом и втором дополнительных интегрирующих элементах 9 и 10 периодически повторяется.

Если на вход 12 усилителя подан сиг- нал, например, отрицательной полярности и такой величины, что при заданном коэффициенте передачи устройства среднее значение его выходного напряжения превышает допустимую величину, то диод 8 закрывается, а величина напряжения на элементе 10 уменьшается до нулевого уровня. Как только напряжение на элементе 10 превысит нулевое значение, открывается диод 6, что приводит к резкому увеличению входного тока устройства.

Сигнал на элементе 2 скачком достигает уровня срабатывания элемента 4, и он принудительно переключается в противоположное состояние. В результате среднее значение выходного напряжения релейного операционного усилителя ограничивается на заранее Bb 6paHiiOM уровне, который определяется величиной напряжения источника 11, а также постоянной времени дополнительных интегрирующих элементов.

В предложенном релейном операционном усилителе частота автоколебаний не изменяется при превышении входным сигналом порога включения ограничительных диодов, что повыщает точность его работы.

Формула изобретения

Релейный операционный усилитель, содержащий релейный элемент, между входом которого и шиной нулевого потенциала

включен интегрирующий элемент, операторную цепь обратной связи, подключенную между входом, и выходом релейного элемента, вход которого через входную операторную цепь соединен со входом усилителя, ко

входу релейного элемента подключены разпоименные электроды первого и второго ограничительных диодов, другой электрод каждого иа которых соединен с одноименным электродом третьего и четвертого ограничительных диодов соответственно и с соответствующим выводом источника опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности работы, в него введены первый и второй дополнительные интегрирующие элементы, кажда1й из которых включен между соответствующим выводом источника опорного напряжения и шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР,

№ 474816, МКИ G 06 G 7/12, от 21.05.74.

2. Авторское свидетельство СССР, N9 482758, МКИ С, 06 С, 7/12, от 01.06.74 (прототип).

014