Релейный операциооный усилитель Советский патент 1978 года по МПК G06G7/12 

1

Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в релейном режиме, и может быть использовано в вычислительных машинах.

Одно из известных усилительных устройств содержит широтно-импульсный модулятор, ключевые элементы, интегратор

Чато устройство характеризуется относительно низкой точностью работы.

Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к предложенному является релейный операционный усилитель, содержащий нервый усилительный элемент, между входом и выходом которого включен первый интегрирующий конденсатор, выход первого усилительного элемента через последовательно соединенные выходной релейный элемент и операторный резистор подключен ко входу второго усилительного элемента, между входом и выходом которого включен второй интегрирующий конденсатор, выход второго усилительного элемента через инвертирующий блок соединен со входом первого усилительного элемента, вход первого усилительного элемента через входной операторный резистор подключен ко входу устройства, а через операторный резистор обратной связи - к выходу выходного релейного элемента 2.

Такое устройство имеет погрешность вследствие «дрейфа параметров первого

усилительного элемента.

Цель изобретения - повышение точности работы устройства.

Достигается это тем, что в него введен компенсирующий резистор, включенный

между входом устройства и входом второго усилительного элемента.

Функциональная схема релейного операционного усилителя представлена на чертеже.

Она содержит входной операторный резистор 1, первый усилительный элемент 2, первый интегрирующий конденсатор 3, операторный резистор 4 обратной связи, выходной релейный элемент 5, операторный

резистор 6, второй интегрирующий конденсатор 7, второй усилительный элемент 8, инвертирующий блок 9, компенсирующий резистор 10, вход И устройства. Выходной релейный элемент 5 выполнен, например,

на основе усилительного элемента 12 с положительной обратной связью через резистор 13 с масштабирующим резистором 14 на входе, а инвертирующий блок - в виде инвертирующего усилительного элемента 15 с масштабирующими и выходным резисторами 16, 17 и 18. Устройство работает следующим образом. Входной операторный резистор 1, усилительный элемент 2, интегрирующий конденсатор 3, выходной релейный элемент 5 и операторный резистор 4 обратной связи образуют основной (автоколебательный) каскад. В случае отсутствия сигнала на входе И устройства сигнал с выходного релейного элемента 5 подается на вход усилительного элемента 2, который совместно с входным операторным резистором 1 и интегрирующим конденсатором 3 представляет собой интегратор. Выходное напряжение усилительного элемента 2 линейно нарастает до тех пор, пока не достигнет порога переключения, например, отрицательного выходного релейного элемента 5. В этот момент релейный элемент 5 срабатывает, а его выходное напрял ение, которое ранее было положительным, меняет полярность и становится отрицательным. Это является причипой линейного нарастания выходного напряжения усилительного элемента 2 до величины положительного порога срабатывания выходного релейного элемента 5. Релейный элемент 5 срабатывает, и его выходное напряжение вновь меняет знак, становясь положительным. В дальнейшем процесс периодически повторяется. Учитывая, что длительности положительных к отрицательных импульсов напряжения релейного элемента 5 одинаковы, среднее значение выходного напряжения устройства за период автоколебаний равно нулю. При наличии сигнала на входе И устройства скорость изменения выходного напряжения усилительного элемента 2 (интегратора) в одну часть периода автоколебаний определяется разностью выходного напряжения, подаваемого через операторный резистор 4 обратной связи, и входного сигнала. В другую часть периода автоколебаний скорость изменения выходного напряжения усилительного элемента 2 определяется суммой выходного напряжения и входного сигнала. Длительность импульса выходного напряжения устройства в первую часть нериода автоколебаний больше длительности импульса выходного напряжения второй части периода. В результате среднее значение выходного напряжения устройства пропорционально величине входного сигнала. Предположим, что при нулевом входном сигнале в результате воздействия напряжения смещения «нуля усилительного элемента 2 произошло смещение на некоторую величину нулевого уровня выходного сигнала устройства. Это приводит к появлению на выходе усилительного элемента 8 сигнала, который затем инвертиблоком 9 с руется инвертирующим масштабированием до величины, пропорциональной (равной) величине напряжения смещения «нуля усилительного элемента 2. Учитывая, что выходное напряжение инвертирующего блока 9 и напряжение смещения «нуля имеют противоположные знаки, то происходит их взаимная компенсация и среднее значение выходного напряжения устройства поддерживается на заданном (в данном случае нулевом) уровне. При наличи входного сигнал на входе И устройства усилительный элемент 8, образующий интегратор вместе с интегрирующим конденсатором 7, сравнивает входной сигнал, поступающий через компенсирующий резистор 10, и среднее значение выходного напряжения устройства, подаваемого через операторный резистор 6. При их соответствии выходное напряжение усилительного элемента 8 равно нулю. В случае несоответствия указанных напряжений на выходе усилительного элемента 8 формируется сигнал рассогласования, который через инвертирующий блок 9 подается на вход усилительного элемента 2 для компенсации сигнала рассогласования. Таким образом, осуществляется подавление аддитивной ошибки устройства, что приводит к повышению точности работы релейного онерационного усилителя. Для обеспечения требуемого коэффициента передачи устройства величина сопротивления входного операторного резистора 1 должна быть равна сопротивлению компенсирующего резистора 10, а сопротивление операторного резистора 4 обратной связи - сопротивлению операторного резистора 6. Формула изобретения Релейный операционный усилитель, содержащий первый усилительный элемент, между входом и выходом которого включен первый интегрирующий конденсатор, выход первого усилительного элемента через последовательно соединенные выходной релейный элемент и операторный резистор подключен к входу второго усилительного элемента, между входом и выходом котоого включен второй интегрирующий коненсатор, выход второго усилительного элемента через инвертирующий блок соедиен со входом первого усилительного элеента, вход первого усилительного элемена через входной операторный резистор одключен к входу устройства, а через опеаторный резистор обратной связи - к выоду выходного релейного элемента, отлиающийся тем, что, с целью повышения очности работы, в него введен компенсиующий резистор, включенный между входом устройства и входом второго усилительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание ири экснертизе 1. Гельман М. М., Степанов Б. М., Филинов в. Н. Дискретные преобразования моноимпульсных электрических сигналов. «Атомиздат, 1975, с. 99-102, рис. 2.27.

2. Авторское свидетельство СССР № 482758, кл. G 06G 7/12, 1974.