Интегратор Советский патент 1979 года по МПК G06G7/18 H03K13/20 

1

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных приборах и счетно-решающих устройствах.

Известен интегратор, операционный усилитель, ключи, триггер и блокинг-генераторы flj.

Недостатком данного интегратора является высокая погрешность его работы

Более совершенным является интегратор, содержащий ключи, пороговый элемент, счетчик, логическое устройство и генераторы тактовых импульсов 21.

Недостатком известного интегратора является ограниченность его функциональных возможностей.

Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей интегратора.

Для этого в интегратор, содержаший генераторы тока, ключи, например, диоды, интегрирующий конденсатор, генератор тактовых импульсов, пороговый элемент, источник эталонного напряжения

и источник питания, введен допопнитель ный ин1-егрнру1ощий конденсатор, причем входы первого генератора тока соединены с выходами второго соответственно через первый и второй, третий и четвер тый диоды, пятый и шестой диоды БКЛИ чень встречно между входами первого генератора тока, седьмой и восьмой между выходами второго генератора тока, ко входам которого подключен источник, эталонного напряжения, а точки соединения пятого и шестого, седьмш о в восьмого диодов объединены и подсоединены к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к первому входу порогового элемента, второй а третий входы которого подключены к выходам второго генератора тока, интегрирующий ко ще&сатор подключен к точкам соединения первого и второго диодов, дополнительный интегрирующий конденсатор - к точкам соединения третьего и четвертого диодов, а на вход первого генератора

тока подано интегрируемое напряжение и напряжение источника питания.

На. чертеже дана структурная апект рическая схема предлагаемого интеграгтора.

Он состоит из двух генераторов 1 и 2 стабильного тока, диодов 3-iO, интегрирующих конденсаторов 11 и 12, интегрирующего 13 и .управляющего 14 входов, выхода 15, генератора 16 тактовых импульсов и порогового элемента 17 с входами 18, 19 и 2О,

Входы генератора 1 через диоды 3, 4 и 5, 6 соединены с выходами генератора 2. Межд/ входами генератора 1 и выходами генератора 2 включены встре но диоды соответственно 7, 8 и 9, 10. Точки соединения диодов 7, 8 и 9, 10 объединены и, образуют управляющий вход интегратора, который подключен к первому выходу генератора 16. Второй выход генератора 16 соединен с первык. входом элемента 17, второй и третий входы которого подключены к выходам генератора 2. Ко входу этого генератора через.потенциометр подано эталонное напряжение. Между точками соединения диодов 3, 4 и 5, 6 и обшей шиной вклю чены интегрирующие конденсаторы 11 и 12 соответственно. Интегрируемое напряжение подано на вход генератора 1 тока, куда подключен также минус источника питания. Выход порогового элемента 17 образует выход 15 интегратора.

Схема работает следующим образом. При поступлении с генератора 16 тактовых импульсов отрицательного управляющего импульса на вход 14 интегратора независимо от величины и знака сигнала, действующего на его интегрирующем входе 13, диоды 7, 8 и 4, 6 не проводят, а диоды 9, 10 и 3, 5 проводят. При этом одновременно шунтируются оба выхода генератора 2 тока, а конденсаторы 11 и 12 подключаются ко входам генератора 1 тока, стабильвь1ми токами 1 и I,которого начинается заряд упомянутых конденсаторов. Заряд конденсаторов 11 и 12 длится в течение времени. Т, задаваемого генератором 16. Значение .токов I. и IgCooi ветственно равны

О 8И 2 О I

ВХ

Где ig- тоКч пропорционалыш1й напряжению источника .j ,

напряжение входного сигнала

UBXЕсли L/g О, то заряд конденсаторов 11 и 12 протекает с одинаковой скоростью и за время Т напряжение на обоих конденсаторах достигнет одинакового уровня.

При UBJ; О скорость заряда конденсаторов различна и конечный уровень напряжения на них неодинаков. В момент t , соответствующий окончанию иг пуль.са Т, на вход 14 интегратора с генератора 16 начинает поступать положительное напряжение. При этом диоды 7, 8 и 4, 6 проводят, а 9, 1О и 3, 5 не проводят, что обуславливает прекращение заряда интегрирующих конденсаторов 11, 12 токами 1 и Ig. Разность конечных уровней напряжения на конденсаторах 11 и 12, полученная в результате заряда их токами 1 и I , nponoi циональна величине входного напряжения.

В момент tj заканчивается первый и начинается второй такт интегрирования,во время которого оба конденсатора разряжаются одинаковыми стабильными токами генератора 2, пропорциональными напряжению эталонного источника-U-,. . Разряд обоих конденсаторов происходит до одного и того же уровня, заданного исто Ником опорного напряжения U порогового элемента 17. Время разряда конденсаторов до опорного напряжения различно, так как одинаковой скорости разряда конденсаторов исходные уровни напряжения на них (конечные в конце пер5 вого такта) из-за наличия неодинаковы. Первым с опорным сравнивается напряжение конденсатора, имеющего меньщее по величине исходное напряжение (в нащем случае конденсатора 11, сравнение происходит на входе 19 элемента 17), вторым- имеющего большое значение исходного напряжения (т.е. конденсатора 12). Порядок сравнения напряжений на.конденсаторах зависит от

полярности входного напряжения. Причем при любой полярности и на выходе интегратора формируется отрицательный импульс, длительность которого Ту равна разности между временами разряда первого 11 и второго 12 интегрирующих Конденсаторов.

Разность Tj Т. - T пропорциональна входному напряжению Ug. После второго сравнения И1лпульсом, иосту пающим с генератора 16 на вход 20 порогового элемента 17, последний возвращается в исходное С1 стояние. Палее цикл повторяется.

Предлагаемый интегратор оЬладает следующими важными свойствами.

1.Интервал Т , служащий мерой измеряемой величины, не зависит от арейфа нулевого уровня интегратора и порогового устройства, в том числе, величины опорного напряжения и стабильности источника , которые могут изменяться под действием климатических условий и времени.

2.Благодаря симметричному входу

и симметричной схеме интегратор обладает высокой помехоустойчивостью. Работа интегратора не зависит от полярности входного сигнала. Смена полярности входного сигнала не требует переключения входных цепей.

3.Симметричный выход схемы на пороговое устройство исключает влияние на погрешность, интегрирования нелинейности пикообразных напряжей1й на коиденсаторах 11 и 12, возникающий иэза нагрузки конденсаторов токами в процессе сравнения их напряжений с опорным.

4.Запаздывание ключей при перёклн чении режима интегрирования измеряемого напряжения на режим интегрирования эталонного напряжения, не влияет на конечный результат, так как длительность выходнмо сигнала начинает формироваться после окончания режима переключения.

5. Настройка интегратора проста

(потенциометр на входе генератора 2),

6.Схема обладает высокой технологичностью, так как в качестве генераторов 1 и 2 тока используются транзисторные, а в качестве ключей - диодные сборки в интегральном исполнении.

7.Схема не требует температурной стабилизации.

Формула изобретения

Интегратор, содержащий генераторы тока, ключи, например, диоды, интегрирующий конденсатор, генератор тактовых импульсов, пороговый элемент, источник эталонного напряжения и источн

ник питания, отличающийся тем, что, с целью расширения фунйиональных возможностей, в него введен дополнительный интегрирующий конденсатор, входы первого генератора тока соединены с выходами второго через первый и второй,третий и четвертый диоды, пятый и шестой диоды включены встречно между входами первого генератора тока, седьмой и восьмой - между выхсн дами второго генератора тока, ко входам которого подключен источник эт&лонного напряжения, а точки соединения пятого и шестого, седьмого и восьмого диодов объединены и подсоединены к пер вому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к первому входу порогового элемента, второй и третий входы которого подключены к выходам второго генератора тока, интегрирующий конденсатор подключен к точкам соединения первого и второго диодов, дополнительный интегрирующий конденсатор - к точкам соединения третьего и четвертого диодов, а на вход перв1зго генератора тока подано интегрируемое напряжение и напряжение источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР, N9 116178, кл. Н 03 К 13/20, 31.07.63.

2.Авторское свидетельство СССР 9 229034, кл. Н ОЗ К 13/20,

8,06.67.

и.

UCf