Релейный операционный усилитель Советский патент 1979 года по МПК G06G7/12 

. ; 1, ..

Изобретение относягся к области усилительной техники, в частности, к устлительным устройствам, работающим в релейном режиме, и может быть использовано в вычислительной технике.

..-,Известны релейные операционные усилители, содержащие соединенные последовательно интегрирующий блок, усилитё ьный элемент и релейнЬтй элемёнг, коммутаторы, дифференцирующее звено (.

Это устройство имеет невысокую точность работы.

Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к предложенному является релейный операционный у силитель, содерхсащий соединенные последовательно усилительный элемент постоянного тока и Ш91ХОДНОЙ релейный элемент, выход которого через операторный резистор обратной связи подключен к первой об кладке интегрирующего конденсатора, которая соединена с входным операторным .резистором, а вход усилительного элемента постоянного тока подключен к выходу коммутатора, одним входом через шунтирующий резистор соединенного с шиной волевого потенциала, другим - с первой .обкладкой интегриру1кяцего конденсатора, вторая обкладка которого присоединена к ШВДе нулевого потенциала, соединенные последовательно дифференцирующее звено и дополнительный релейный элемент, а также фильтрующий блок l2.

Недостатком этого устройства является невысокая точность работы вследствие большого влияния ЭДС смещения нуля усилительного элемента постоянного гока на характеристики устройства.

Целью изобретения является повышение точности усилителя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен блок равнозначности, первый вход которого соединен с выходом дополнительного релейного эле.менга, а выход, подключен к управляющему входу коммутатора; выход выходного релейного элемента через фильтрующий блок соединен со входом дифференцирующего звена, вход фильтрующего блока подключен ко второму входу блока равнозначности. Функциональная схема предложенного релейного операционного усилителя изобра жена на фиг. 1. На фиг. 2 изображены формы напряжений, действующих в у сипи теле.. Устройство содержит входной оператор ный резистор 1, интегрирующий кондёнсатор 2, коммутатор 3, шунтирующий резистор 4, шину S нуйеёЬгб пбтёнйШла, усилительный элемент 6 постояннбго тока, операторный резистор 7 обратной связи, выходной релейный элемент 8, фильтрующий блок 9, дифференциру бщеё звено 10, дополнительный релейный элемент 11, блок равнозначности 12, вход 13 и вьтход 14 релейного операкионно1х усилителя. Усилитель работает следующим обра« ЗОЙ.;;;......;;,:.,: ..; .:.. ,; При отсугствии сигнала на входе 13 интегрирующий конденсатор 2 черёэ oiieраторный резистор 7 обратной С1вязи заряжается тбком, например положительной йбля ностй, до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет уровня, рйвиёгЬ привейёнйому kd Bkoftj усиЛйгей нб б Шёменга 6 nocTOfltooixi тока положительному порогу срабатывания Выходного релейного элемента 8, В этот момент выходной релейный элемент 8 переключается, и на пряжение на его выходе 14 становится отрицательным. Интегрирующий конденсатор 2 перезаряжается до отрвдательного напряжения, уровень которого равен приведенному отрицательному порогу срабатывания выходного релейного элемента 8. Выходной релейный элемент 8 переключается и напряжение на выходе 14 становится положительным. Далее процёСсьГпо вторяются периодически. Среднее знйче ние напряжения на выходе 14 за период переклвэчений выходного релейного элемен та 8 равно нулю вследствие равенства по аМйлtrryue и дпйтёШйости и Отрицательных прямоугольных импульсов напряжения. Наличие сигнала управления на входе 13 г1ршоди1г к BSNiertesHtHO скс рбёти нарйс тания и спада напряжения на йнте1рируюшем конденсаторе 2. В одну часть периода автоколебаний эта скОростб Определяется разностью входного сигнала и сигнала обратной связи с выхода 14 усилителя, а в другую часть периода - суммой указанных сигналов. Поэтому среднее значение выходного напряжения усилителя за период автоколебаний пропорционально, величине входного сигнала управления. Вследствие наличия ЭДС смещения нуля усилительного элемента б постоянного тока среднее значение выходного напряжения усилителя будет отличаться от идеального на некоторую величину. Эта ошибка может &1ть уменьшена, если усилительный элемент. 6 постоянного тока пбдКслючать к интегрируюш:ему конденсатору 2 (к суммирующей точке усилителя) в те моменты времени, когда напряжение на интегрирующем конденсаторе 2 незначительно меньше приведенного уровня порогов сраба1Ъ1Вания выходного релейного элемента 8. В этОм случае влияние ухоЙа пйрамеТров усилительного элемента 6 ftiaCtoiaHHoro тока на точность работы усилителя будет незначительным, так как большую часть периода автоколебаний инТегрируюШий конденсатор 2 будет отключен от входа усилительного элемента 6 йОсТОянного тока. При этом в усилителе протекак)т следующие физические процессы. Фильтрующйй блОк 9 преобразует прямоугольное выходное напряжение усилителя ь напряжение пилообразной формы. Дифференци- , рующее звено 10 предназначено для разделения выхода фильтрующего блока 9 по постоянной составляющей. Дополнительный релейный элемент 11 преобразует пилообраэйоё йапряженйе, поступающее с выхода дифферендирующего звена 10, в прямоугольные двуполярные импульсы. Блок равнозначности 12 предназначен для сравнения фазового сдвига между выходными напряжениями усилителя и дополнительного релейного элемента 11, На фиг. 2, а изображены прямоугольное напряжение на выходе 14 усилителя, пилообразное на интегрирующем конденсаторе 2 иГпостойнные напряжения, соответ :1 1йующие порогам переключения выходно- . го релейного элемента 8, приведенным ;ко входу усилительного элемента 6 постоянного тока. На фиг. 2,6 изображены пилообразное напряжение на выходе фильтрующего блока 9, постоянные напряжения, соответствующие порогам переключения Дйполнительного релейного элемента 11, и прямоугольное напряжение на выходе дополнительного релейного элемента 11. На фиг. 2,в изображены прямоугольные импульсы на выходе блока равнозначноо ти 12. На фиг. 2, г изображены постоянные напряжения, соответствующие порогам переключения выходного релейного элемента 8, и импульсы напряжения на выходе усилительного элемента 6 посго янного тока, полученные в результате ком мутации его входа. Пороги переключения дополнительного релейного элемента li выбираются с уче том обеспечения максимально возможной длительности совпадения полярностей напряжений на выходе 14 и на выходе дополнительного релейного элемента 11 (фиг. 2, а-б). При этом на выходе блока равнозначности 12 формируются импульсы Напряжения (фиг. 2, в), управляющие коммутатором 3. Во время действия каждого на этих импульсов вход усилитель, ного элемента.6 достоянного тока подкйю чается к шунтирующему резистору 4, :-Напряжение на интегрирующем конденсаторе 2; такж изменяется под воздействием сигнала управления со входа 13 и . сигнала обратной связи с выхода-14 усилителя. ПоэтЬму усилительнь1й ёлементб постоянного тока не влияет на напр5а жение интегрирующего конденсатора 2. Как ТОЛЬКО напряжение на БЫходё диф ференцирующего звена 10 достигает tro- / рогов срабай.1 ваний дополнительмогб релейного элемента 11 (фиг.. 2,б), напряжение на выходе блока равнозначности 12 становится равным нулю, и коммутатор 3 подключает вход усилительного ; элемента 6 постоянного тока к йй1-егри-: рующему конденсатору 2. В течение мен и между импульсами с выхода блока равнозначности 12 напряжение интегрирующего конденсатора 2 усиливается и при достижений величины порогов выходной релейный элемент 8 (фиг. 2, г) срабатавает. Синхронно с изменением допярнрсти выходного напряжения усилителя вход усилительного элемента 6 постоянного тока вновь отключается от интегрирующего конденс;атора 2 и процесс повторяется. Таким образом, управление выходным релейным элементом 8 со стороны выхода усилительного элемента 6 посто.янного тока осуществляется.кратковременными импульсами (фиг, 2, г)., Длительность коммутирующих импульсов, формируемьгх на выходе блока равнозначности 12, является функцией величины сигнала на входе 13. При наличии сиг нала на входе 1з одновременно с изменением периода автоколебаний происходит широтно-импульсная модуляция импульсов напряжения на выходе 14, В результате., при несовпадении знаков напряжения с ы.1- хода 14 и входа 13 устройства длительность импульса, формируемого на выходе блока равнозначности 12, увеличивается, а при совпадении - умек ьшаетсй. Поэтому напряжение на входе выходного релейного элемента 8 сохраняет вид кратковременных импульсов, момент времени формирования которых соответствует требуемому моменту времени переключения элемента 8. Таким образом, воздействие ЭДС смещения, нуля и входного тока усилительного элемента 6 посто5шного тока на параметры усилителя имеет место только в момент времени, когда вход усилительного элемента 6 постоянного тока подключен к интегрирующему конденсатору 2, что приводит к повышению точности релейного операционногчэ усилителя. Ф о р м у л а изобретения Релейный операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно усилительный элемент постоянного тока и выходной релейный элемент, выход Которого через операторный резистор обратной связи подключён к первой обкладке интегрирующего конденсатора, которая соединена с входйым операторным резио.тором, вход усилительного элемента постоянного тока подключён к выходу коммутатора, один вход которого через щунтирующий резистор соединен с шиной ну-, левого потенциала, а Другой вход соединен с первой.обкладкой интегрирующего конденсатьра, вторая обкладка которого присоединена к шине нулевого потенциала, соединенные последовательно дифференцирующее звено и дополнительный релейный элемент, фильтрующий блок, о т ли ч аю щ и и с я тем, что, с целью повыщенйя точности усилителя, в него введен блок равнозначности, первый вход которого соединен с выходом дополнительного релейного элемента, а выход подключен к управляющему входу коммутатора, выход выходного релейного элемента через фильтрующий блок соединен со входом дифференцирующего звена, вход фильтрующего блока подключен ко второму входу блока .равнозначности. Исрочнйки информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 515118, кл. G 06 G 7/12, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 507871, кл. G 06 Q 7/12, 1074.

7 j

5