Развертывающий автоколебательный операционный усилитель Советский патент 1981 года по МПК G06G7/12 

(54). РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение, относится к усилител ным устройствам, в частности к уси лителям с широтно-импульсным преобр зованием сигнала, и может быть испо зовано в аналоговых вычислительных меииинах. Известен развертывающий автоколе бательный усилитель, содержащий сум матор, интегратор,- релейный элемент и масштабные резисторы l. Это устройство характеризуется низкой надежностью работы. Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к изобретению является развертывающий ся автоколебательный операционный усилитель, содержащий сумматор, интегратор, релейные элементы, делители частоты, демодуляторы и ключевые элементы 2i. Этот усилитель обладает низкой надежностью, т.к. при неисправности отдельных звеньев выходной сигнал принимает либо максимальное, либо нулевое значение. Целью изобретения является повышение надежности работы. С этой целью в развертывающий автоколебательный операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, первый релейный элемент, первый делитель частоты, первый демодулятор и в орой релейный элемент, п ервый вход сумматора подключен к входу усилителя, соединенные последовательно третий релейный элемент, второй делитель частоты, второй демодулятор и четвертый релейный элемент, выход первого релейного злемента присоединен к входу третьего релейного элемента, переключатель и ключевой элемент, выход переключателя подключен к второму входу сумматора, выход первого релейного элемента соединен с первым входом переключателя , второй вход которого подключен к входу ключевого элемента, выход которого является выходом усилителя, выход первого демодулятора присоединен к входу питания третьего релейного элемента, выход второго релейного элемента подключен к управлякадим входам переключателя и ключевого элемента, введен дополнительный переключатель , первый и второй зходы которого соединены соответственно с выходами первого и третьего релейных элементов. Выход дополнительного переключателя подключен к входу ключевого

элемента. Выход четвертого релейного элемента присоединен к управляющему входу дополнительного переключателя. Функциональная схема предложенного усилителя изображена на чертеже. Он содержит интегратор 1, первый релейный элемент 2, первый делитель частоты 3, первый демодулятор 4, второй и третий релейные элементы 5 и б второй делитель частоты 7, второй демодулятор 8, четвертый релейный элемент 9, сумматор 10, переключатель 11, дополнительный переключатель 12 и ключевой элемент 13,

Развертывающий автоколебательный операционный усилитель работает следу кяцим образом.

Первый релейный элемент 2 имеет симметричные относительно нулевого уровня пороги переключения, а его выходной сигнал представляет собой двухполярные импульсы с равной амплитудой, скважность которых определяется уровнем сигнала на входе 14,

При нулевом значении сигнала на входе 14 выходной сигнал релейного элемента 2, например положительной полярности через переключатель 11. подается на вход интегратора 1, В этом, случае выходной сигнал интегратора 1 изменяется в отрицательном направлении до тех пор, пока не достигнет порога переключения релейного элемента 2, После срабатывания релейного элемента 2 значение его выходного сигнала меняется на противоположное и начинается переэаряд интегратора 1 до момента очередного переключения релейного элемента 2, Далее процесс периодически повторяется.

Длительности положительных и отрицательных импульсов выходного сигнала релейного элемента 2 равны, поэтому среднее за период автоколебаний значение выходноко сигнала соответствует нулю.

При некотором значении сигнала на входе 14 в интервале времени совпадения знаков сигналов на входе сумматора 10 и выходе релейного элемента 2 скорость изменения развертки (скорость изменения выходного сигнала интегратора 1) определяется суммой токов входного и обратной связи, а в интервале времени несовпадения .знакоб указанных сигналов скорость развертки зависит от разности токов входного и обратной связи. Постоянная составляющая выходного сигнала релейного элемента 2 в этом случае пропорциональна сигналу на входе 14, Третий релейный элемент 6 имеет одинаковые характеристики с первым релейным элементом 2,поэтому их выходные сигналы одинаковы.

Первый делитель частоты 3 преобразует выходной сигнал релейного элемента 2 в сигнал с нулевым средним

.значением за период, который вдвое превышает период автоколебаний (период выходного сигнала релейного элемента 2),

Первый демодулятор 4 выполняется с трансформаторным или конденсаторным входом, что препятствует прохождению постоянной составляющей первого делителя частоты 3 на вход второго релейного элемента 5 в случае срыва автоколебаний,

В работоспособном состоянии в демодуляторе 4 выпрям.ляется и фильтруеТся сигнал делителя частоты 3 и подается для питания третьего релейного элемента 6.

Релейный элемент 5 управляет переключателем 11, Как только выходной сигнал демодулятора 4 достигает требуемого уровня, переключается переключатель 11 и второй вход сумматора 10 оказывается подключенным к выходу дополнительного переключателя 12, Одновременно замыкается ключевой элемент 13. Переключатель 11 коммутирует цепь обратной связи, что позволяет повысить точность работы за счет уменьшения погрешности, связанной с нестабильностью характеристик третьего релейного элемента 6 и переключателя 12,

Второй делитель частоты 7, второй демодулятор 8 и четвертый-релейный элемент 9 имеют характеристики, одинаковые с характеристиками соответственно первого делителя частоты 3, первого демодулятора 4 и второго релейного элемента 5, и предназначены для управления переключателем 12,

При наличии сигнала на выходе релейного элемента 6 на выходе второго демодулятора 8 формируется сигнал,с помощью которого от релейного элемента 9 переключается переключатель 12.

В случае работоспособности всех блоков функцию выходного каскада несет третий релейный элемент 6,

При неисправности -релейного элемента 6 переключается переключатель 12 таким образом, что функцию выходного каскада в этом случае несет релейный элемент 2. Таким образом, при наличии неисправности предложенный усилитель продолжает функционировать, т.е, имеет повышенную надежность .

При н исправности, во время которой происходит срыв автоколебаний размыкается ключевой элемент 13 и постоянное напряжение не проходит на выход 15,

Усилитель обладает повышенной надежностью при работе в системах промышленной автоматики.

Формула изобретения Развертывающий автоколебательный операционный усилитель, содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, первый релейный элемент, первый делитель частоты, первый демодулятор и второй релейный элемент, первый вход сумматора подключен к входу усилнтеля, соединенные последовательно третий релейный элемент, второй делитель частоты второй демодулятор и четвертый релейный элемент, выход первого ре.лейного элемента присоединен ко входу третьего релейного элемента, пере ключатель и ключевой элемент, выход переключателя подключен к второму входу сумматора, выход первого релей ного элемента соединен с первым входом переключателя, второй вход которого подключен к входу ключевого элемента, выход которого является выходом усилителя, выход первого дем дулятора присоединен к входу питания третьего релейного элемента, выход

1 второго релейного элемента подключен к управляющим входам переключателя и ключевого элемента, отличающийся тем, что, с целью, повышения надежности работы, в него введен дополнительный переключатель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходсши первЬго и третьего релейных элементов, выход дополнительного переключателя подключен к входу ключевого элемента, выход четвертого релейного элемента присоединен к управляющему входу дополнительного переключателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР I 531165, кл, G 06 G 7/12, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2769745/18-24, кл. G 06 G 7/12, 1979 (прототип),