Интегратор с автокоррекциейКОэффициЕНТА пЕРЕдАчи Советский патент 1981 года по МПК G06G7/186 

ключей ко входу устройства управления 2 .

Недостатком описанного интегратора является необходимость применения в данной схеме точных элементов, а также индивидуальная настройка схем, если требуется выпустить серию устройств с одинаковыми (до десятых и сотых долей процента) характеристиками. Объясняется это следующим: относительная погрешность коррекции коэффициента передачи интегратора (КПИ), вызванная основной составляющей погрешности - неточностью ЦУПа - выражается формулой (вывод формулы будет пояснен дальше) Т-(УК

rfT.

ГТ .у.

где $Ч| - относительная погрешность

КПИ, вызванная погрешность корректируквдей цепи; iifT - максимальное относительное изменение КПИ в заданном температурном диапазоне; У| - относительная погрешность

дополнительнЪй корректирующей проводимости. Ц«ль изобретения - повьшение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в интегратор с автокоррекцией коэффициента передачи, содержащий операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен интегрирующий конденсатор, первый ключ, включенный параллельно интегрирующему конденсатору, компаратор, первый вход которого соединен с источником опорного сигнала, второй вход (i чан к выходу интегрирукедего усилителя, а выход соединен со входом блока управления, первый выход которого через элемент И, соединенный аторь м входом с генератором импульсов, подключен к входу счетчика, выход счетчика соединен с управляющим входом цифроуправляемой проводикюсти,включенной через второй ключ параллельно масштабному резистору, один выход которого подключен к входу операционного усилителя, а другой вывод через третий и четвертый ключи соединен соответственно с источниками входного и опорного сигнала, причем управлякнцие входы первого, второго, третьего и четвертого ключей подкдаочены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому выходам блока упргшления, введены дополнителные элементы И, счетчик, ключ и цифроуправляемая проводимость, включен: мая через дополнительнай ключ параллельно масштабному резистору, управляющий вход дополнительной цифроуправляемой проводимости через дополнительный счетчик подключен к выходу дополнительного элемента И, входы которого соединены соответственно с -выходом генератора импульсов и шестым

выходом блока управления, седьмой выход которого подключен к управляющему входу дополнительного ключа, а установочные входы основного и дополнительного счетчиков соединены соответственно с первым и вторым установочными выходами блока управления, а также тем, что блок управления содержит первый RS-триггер, выход котоопг через последовательно соединенные первый, второй, третий и четвертый. одновибраторы соединен с его S-входом, второй RS-триггер, R-вход которого является входом блока управления, а S-вход через элемент ИЛИ соединен с выходами первого и третьего одновибраторов, являющимися соответственно втогмм и первым установочными выходами блока управления и соединенными с соответствующими входами первого и второго элементов И группы, второй вход второго и первые входы третьего и. четвертого элементов И группы соединены с выходе четвертого одновибратора, являющимся седьмым выходом блока управления, выход второго одновибратора подключен ко второму входу третьего элемента И группы и первому входу пятого элемента И группы, второй вход которого соединен с выходом второго RS-триггера и вторым входом четвертого элемента И группы, причем выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И группы являются соответственно вторым, третьим, пятш первь 4 и шестым выходами блока управления.

На фиг. 1 представлена функционалная схема интегратора; на фиг. 2 - функциональная схема одного из возможных вариантов блока управления.

Интегратор (фиг. 1) содержит усилитель 1, компаратор 2 (компаратор реализован ..о схеме сравнения токов, так как сравниваемые напряжения имеют разные знаки), цифроуправляемые проводимости 3 и 4 (ЦУП) 5 и 6, элементы И 7 и 8, генератор 9, масштабный резистор 10 и интегрирующий конденсатор 11, блок 12 управления и ключи 13-17. Первый вывод масштабного резистора 10 соединен через ключи 13, 14, 16 и 17 соответственно с источником входного 110 и опорного UQP сигналов, первыми входами цифроуправляемых проводимостей 4 и 3. ВторсЛ вывод масштабного резистора 10, а также вторые входы ЦУП 3 и 4 подключены к суммирующему входу операционного усилителя 1. Параллельно интегрирующему конденсатору 11 подключен ключ 15. Неинвертирующий вход компаратора 2 соединен с источником опорного напряжения , а его выход подключен ко входу блока 12 управления. Шлход генератора 9 соединен с первыми входами элементов И 7 и 8, выходы которых подключены соответственно к суммирующим входам ЦУП 3 и 4. Выходы блока 12 управления соединены со вторыми входами элвМенгов И 7 и 8, со входами начальной установки счетчиков 5 и 6, а также с управляющими входами аналоговых ключей 13 и 14, 16 и 17,

Предлагаемый интегратор работает следующим образом.

Цикл работы устройства состоит из четырех тактов: первый и третий тактк предназначены для установки нулевых начальных условий на интеграторе; во втором такте производится грубая настройка КПИ с помощью счетчика б и ЦУП 4 и устанавливается новая постоянная времени интегратора; в четвертом такте при ncwonw счетчика 5 и ЦУП 3 осу14ествляется окончательная коррекция КПИ. Все такты имеют фиксированные длительности, величины которых задаются одновибраторами 1821 (фиг. 2). Длительности второго и четвертого тактов равны длительности такта в основном режиме работыf а величины первого и третьего тактов существенно меньше.

При наличии режима коррекции на триггер 22 (фиг. 2) поступает импульс , сбрасьюакхций его в ноль, при этом запускается одновибратор 18 - начался первый такт коенрзкции. В этом такте за олсается ключ 15 (фиг.1 остальные ключи разомкнуты, а также производится начальная установка счетчика 6 (фиг. 1). Ио окончании такта задний фронт импульса одновибр.атора 18 запускает одновибратор 19.

Во втором такте Зо1г«лкается ключ 14 (фиг. I), и на элемент И 7 подается сигнал, разрешающий прохождение импульсов с геиератора 9 на счетчик 6. Интервал времени с момента подачи опорного напряжения Ug,, на вход интегратора до момента сравнения - реальная постоянная времени. Емкость счетчика 6 выбирается из макотального значения отклонения постоянной времени так, чтобы при t s Т (Т - требуемая постоянная времени) состояние счетчика было нулевая. К вюменту окончания интервала t Т на счетчике накапливается код разности М К«(5Т (к - коэффициент пропорциональности). Код N( управляет цифроуправляемой проводимостью, состожчей из п (п - разрядность счетчика взвешенных по двоичнсилу закону проводимостей. Таким образе, в рабочем режиме при замкнутом ключе 16 (фиг. 1} входная проводимость увеличивается на величину Y|t

т с М У Y

Погрешность, вносимую неидельностью ЦУПа (основную погрешность), кюжно определить по формуле:

- т .

но так как У /Y - fT, то ,fr OjE4- . сУТ -tfYiCi jf-r v

ТТЩТ 1 +ft . где -aY /Y, - относительная погрешность ЦУПа.

5 В третьем такте замыкается ключ 15 (фиг. 1), остальнь J ключи разкыкаются, а счетчик 5 устанавливается в начальное положение.

В четвертом такте замыкаются ключи 14 и 17, на элемент И 8 подается сигнал разрешения прохождения на . счетчик 5 импульсов с генератора 4. Так как грубая настройка уже проведена, погрешность Т уменьшена до ве, личины 5Т(С1, т.е. к концу такта на счетчике 5 накапливается код, пропорциональный погрешности . Счетчик 5, управляя цифроуправляеМой проводимостью 3, уменьшает погрешность КПИ до величины

0 - ГТ«, 2-dT- Y ;- YKx

или, полагая 5-Yici «. -У (что естественно, так как всегда экономически выгодно использовать элементы с одинаковшни допусками), получим

- 2-#,T-(rfY).

Таким образом, в интеграторе моучуз использовать гораздо менее точные элементы, чем в известном устройстве. В предлагаемом интеграторе достигQ нуто значительное увеличение точности диапазона корре.кции КПИ.

Снижение требований по точности к элементам входной цепи и цепи обратной связи интегратора позволяет

C снизить требования по термостабнльности элементов, как коррекция может выполняться в широком диапазоне изменения КПИ. Все это дает возможность без индивидуальной настройки реализовать точные идентичные интеграторы и облегчает их изготовление в интегральном исполнении.

Формула изобретения

1. Интегратор с автокоррёкцией коэффициента передачи, содержащий операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен интегрирукиций

конденсатор, первый ключ, включенный параллельно интегрирующему конденсатору, компаратор, -первый вход которюго соединен с источником опорного сигнала, второй вход подключен к выходу интегрирующего усилителя, а выход соединен со входсял блока управления, первый выход которого через элемент И, соединенный вторалм входом с генератором импульсов, подключен ко входу счетчика, выход счетчика

соединен с управляющим входом цифроуправляемой проводимости, включенной через второй ключ параллельно масштабному резистору, один вывод которого подключен к входу операционного усилителя. а другой вцвод через третий

и четвертый ключи соединен соответственно с источниками выходного и опорного сигнала, причем управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого ключей подключены соответственно к второму, третьему, четвертому и пятому выходам блока управления, отлич ающий ся тем, что, с целью повьвяения точности в него введены дополнительные элемен И, счетчик, ключ-Ицифроуправляемая проводимость, включенная через дополнительный ключ параллельно масштабному резистору, управляющий вход дополнительной цифроуправляемой проводимоЬти через дополнительный счетчик подключен к выходу дополнительного элемента И, входы которого соединены соответственно с выходом генератора импульсов и шестьвч выходом блока управления, седьмой выход которого подключен к управляющему входу дополнительного ключа, а установочные входы основного и дополнительного счетчико соединены соответственно с первым и вторым установочными выходами блока управления.

2 Интегратор по п.1, отличающийся тем, что блок управления содержит первый RS-триггер, выход которого через последовательно соединенные первый, второй, третий и четвертый одновибраторы соединен с его S-входом, второй RS-триггер, R-вход которого является входом блока управления, а S-вход через элемент ИЛИ соединен с выходами первого и третьего одновибраторов, являющимися соответственно вторым и первьа 1 установочными выходами блока управления и соединенными соответствующими входами первого и второго элементов И группы, второй вход второго и первые входы третьего и четвертого элементов И группы соединены с выходом четвертого одновибратора, являющимся седьколм выходом блока управления, выход второго одновибратора подключен ко второму входу третьего элемента И группы и первому входу пятого элемента И группы, второй вход которого соединен с выходе второго RS-триггера и вторым входом четвертого элемента И группы, причем выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И-группы являются соответственно вторым, третьим, пять, первым и шестич выходами блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гельман М. М., Шаповал Г. Г. Автоматическая коррекция систематических погрешностей в преобразователях напряжение - код. - Библиотека по автоматике, вып. 510. М., Энергия, 1974.

2.Артамонов А. В., Смирнов А. М. Фрикционные кодируккдие преобразователи на основе развертывающих систем. - Проблемы создания преобразователей формы информации, ч. I. Киев, Наукова думка, 1976, с.140-144, рис. 2 (прототип).

ftfftxtjja