Интегратор с запоминанием Советский патент 1979 года по МПК G06G7/18 

(54) ИНТЕГРАТОР С ЗАПОМШАНИЕМ

Изобретение относится к аналого-цифровой измерительной технике .и может найти применение в аналого-цифровых преобразователях, а также в аналоговых измерительных устройствах для обработки информации.

Известны интеграторы с запомтатанием, выполненные на базе операционного усилителя с запоминающим конденсатором в цени обратной связи 1 и 2.

Однако известные интеграторы обладают недостаточной точностью из-за влияния конечного сопротивления операционного усилителя.

Наиболее близким предлагаемому по технической сущности является интегратор, содержащий операционный усилитель, выход которого через запоминающий конденсатор соединен с инвертирующим входом и через аналоговый ключ - с одной из обкладок накопительного конденсатора, другая обкладка которого связана с шиной нулевого потенциала, и согласующий блок, вьгход которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя. Аналоговый ключ интегратора замыкается на промежутке времени с периодом Т 3.

Основная погрешность интегрирования . входных сигналов вносится за счет перезаряда накопительного конденсатора, так как в начальный момент конденсатор разряжается через источник входных сигналов, а затем снова заряжается до напряжения, пропорционального амплитуде входного сигнала. На выход интегратора в каждом периоде будет подаваться сначала линейно-нарастающее напряжение в течение времени f , равного длительности входного сигнала, а в оставшуюся часть периода постоянное напряженке. За счет этого уменьшается средний уровень выходного напряжения. Величина этой погрешности зависит от скважности входных сигналов и от соотношения амплитуд напряжений предыдущего и последующего сигналов.

Цель изобретения .- повьпление точности интегрирования входных сигналов.

Указанная цель достигается тем, что в интегратор с запоминанием введены дополнительный аналоговый Ю1юч, дополнительный 36 наколите1 ьный к:о аденсатор и формирователь управляющих сигналов, вход которого соедд1нен со входом интегратора, а выход подключен к управляющим входам основного и дополнетельного аналоговых ключей, сигнальны вход дополнительного аналогового ключа соединен с выходом основного аналогового клю ча, а выход дополнительного аналогового клю ча подключен к входу согласующего блока и одной из обкладок допол1штельного наконительного конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала. На фиг. I изображена структурная схема интегратора с запоминанием; на фиг. 2 - эпюры напряжений. Интегратор состоит из операционного усилителя 1 с эапоминаю.цим конденсатором 2 цепи обратной связи, первого аналогового ключа 3, через который первый накопительны конденсатор 4 подключен к выходу усилителя 1, второго аналогового ключа 5 и второго накопительного конденсатора б, включенных между первым накопительным конденса тором 4 и входом согласующего блока 7, формирователя управляющих сигналов 8, вхо которого связан со входом , интегратора, а к выходу подключены управляющие входы аналоговых ключей 3 и 5, включенных в противофазе. Входной сигнал 9 (фиг. 2), имеющий дли тельность С , интегрир)ясь операционным уси лителем 1 с запоминающим конденсатором 2 в цепи обратной связи, преобразуется в пилообразное напряжение 10, максимальная величина которого пропорциональна длительности входного сигнала, т.е. U| k С, где k -- коэффициент пропорциональности. Одновременно входной сигнал поступает на вход формирователя входнь Х сигналов 8 который из этих сигналов формирует импул сы, управляющие работой аналоговых ключей 3 и 5. Сигналами формирователя откры вается аналоговый ключ 3 и закрывается ключ 5. Накопительный конденсатор 4, заряжается до максимального напряже шя пилы L.iivt. После окончания входного сигнала импульсами формирователя 8 ключ 3 закрыва ется, а ключ 5 открывается, и накопительный конденсатор 6 быстро перезаряжается о конденсатора 4 до величины Емкость накопительного конденсатора 6 может быть на два-три порядка меньше емкости конденсатора 4, вследствие чего погрецшость интегрирования, связанная с перераспределением заряда, будет минимальной. поскольку величина ее определяемся соотношением емкостей. При поступлении следующего входного сигнала накопительный конденсатор 4 разряжается через запоминающий конденсатор 2 в цепи братной связи опера щонного усилителя 1 до напряжения, близкого к начальному значению пилообразного напряжения 10, а затем линейно заряжается. Накопительный конденсатор 6 не принимает участия в переходном процессе, связанном с нарастанием пилообразного напряжения, так как в интервале времени Т аналоговый ключ 5 закрыт импульсом формирователя управляющих сигналов 8. Таким образом, в течение каждого периода следования входных сигналов на накопительном конденсаторе 4 будут иметь место перепады напряжения 11 (фиг. 2), а на накопительном конденсаторе 6 и, соответственно, на выходе согласующего блока 7 будет квазипостоянное напряжение 12, величина которого пропорциональна длительности входHbix сигналов 9, т.е. среднее значение напряжения на выходе интегратора определится как Ucp UM 1 Г, Из этого равенства видно, что в данном отучае имеется линейная зависимость между средним напряжением на выходе интегратора и длительностью входных сигЕ}алов. Выполнение интегратора с запоминанием по указанной схеме позволяет практически исключить погрешность, связанную с перезарядом запоминающего конденсатора. В результате повышается точность обработки информации вычислительных устройств. Формула изобретения Интегратор с запоминанием, содержащий операционный усилитель, выход которого через запоминающий конденсатор соеданен с и.чвертирующим входом и через аналоговый ключ - с одной из обкладок накопительного конденсатора, другая обкладка которого связана с цшной нулевого потенциала, и согласующий блок, выход которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности интегрирования, в него введены дополнительный аналоговый ключ, дополнительный накопительный конденсатор и формирователь управляющих сигналов, вход которого соединен со входом интегратора, а выход подключен к управляющим входам основного и дополнительного аналоговых ключей, сигнальный вход дополнительного аналогового ключа соS6Чединен с выходом основного аналогового ключа, а выход дополнительного аналогового ключа подключен к входу согласующего блока и одной из обкладок дополнительного накопительного конденсатора, дру1ая обкладка которого соединена с тиной нулевого потешшала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Развертывающие системы. Сбо)ннк под ред. В. Л. Славичского. М., Энергия. 1976, с. 144-150. 2.Мурсаев А. X., Смолов В. Б. и Угрюмоп Е. П. Точные ключи, операщюнные усилители и устройства запоминания напряжений. Л.. Энергия, 1972, с. 17-28. 3.Гутников В. С. Применение операционных усилителей в измерительной техникге. Л., Энергия. 1975, с. 90-93 (прототип)

Фиг. i