Интегратор периодических сигналов Советский патент 1983 года по МПК G06G7/186 

(54) tWTErPATOP ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

.1 . ; Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и, в частности, может быть использовано в импульсной и электроизмерительной технике. Известен интегратор til на операционном усилителе с емкостной об ратной связью и активным сопротив/йк ниём на входе усилителя. Напряжение Hct входе такого интегратора определяется уравнением . где С - емкость конденсатора обратной связи интегратора; г - сопротивление резисторе по ключенного ко входу интегра тора; и - интегрируемое напряжение, подключаемое ко входу интегратора через сопротивление г. Однако выражение (1) определяет только при идеальной работе операционного усилителя. Реальньй операционный усилитель имеет некоторое напряжение смещения, обусловленное разбалансами и несимметрией дифференциальных каскадов внутри самого операционного .усилителя и Неодинаковыми входными токами, реверсивного и нереверсивного входов операционного уси лителя.Полная настрс 4ка усилителя с учетом напряжения смещения и входных токов невозможна из-за их дрейфа.Влияние этих факторов на интегратор равносильно подключению паразитных источников ко входу операционного усиг лителя, кото(ше увеличивая напряжение на выходе,уводят усилитель в насыщение. Таким образом,на выходе интегратора с реальным операционным усилите леи содержится постоянная составляющая,а полезный сигнал интегрируется с погрешностями,так как усилитель находится в насыщенном состоянии. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является ин тегратор, содержащий интегрирующий операционный усилитель и схему компенсации дрейфа, состоящую из ин-г вертирующего усилителя и подключенно го к его выходу шунтирующего конден.сатОра Г 2 . Известный интегратор позволяет по высить точность интегрирования за счет исключения влияния переменной cocjaвляющей напряжения дрейфа, но не устраняет влияния постоянной составляющей, что снижает точность интегрирования. Целью изобретения является повышение точности интегрирования за счет уменьшения погрешности, вызванной дрейфом нуля. Поставленная цель достигается тем, что в интегратор периодических сигналов, содержащий интегрирующий операционный усилитель, инвертирующей вход которого является входом, а выход выходом интегратора, подключенным через последовательно соединенные ин вертирующий усилитель, ограничивающий резистор и шунтирующий конденсатор к шине нулевого потенциала, введены повторитель напряженияи трансформатор вторичная обмотка которого включена между общим выводом ограничивающего резистора и шунтирующего конденсатора, соединенным с входом повторителя напряжения, и неинвертирующим входом интегрирующего операционного усилителя, выход повторителя напряжения через первичную обмотку трансформатора подключен к шине нулевого потенциала. Вторичная обмотка трансформатора подключается между неинвертирующим входом основного усилителя и узлом соединения и резистора таким образом чтобы полярность напряжения этой обмотки была противоположной напряжению на конденсаторе. На чертеже представлена принципиальная схема интегратора. Интегратор содержит интегрирующий операционный усилитель 1, инвертирующий усилитель 2, ограничивающий резистор 3| шунтирующий конденсатор 1, трансформатор 5. повторитель 6 напряжения. Выход интегрирующего операционного усилителя 1 является выходом интегратора 7. Выход интегратора 7 подсоединен к инвертирующему входу инвертирующего 9 1 усилителя 2, выход которого подключен к резистору 3. Второй вывод резистора 3 соединен с конденсатором t, вторая обкладка которого заземлена. Между общим выводом конденсатора и резистора 3 и инвертирующим входом интегрирующего усилителя 1 включена вторичная обмотка трансформатора 5 первичная обмотка которого подключена к выходу повторителя 6, вход которого подключен к конденсатору Ц. Сигнал от постоянных во времени источников, какими можно считать паразитные источники, вызывающие смещение нуля операционного усилителя, передается с выхода интегратора 7 через инвертирующий усилитель 2, через сопротивление 3 и вторичную обмотку трансформатора 5 на неинвертирующий °f усилителя 1, создавая глубокую отрицательную обратную связь по постоянному току. Эта связь ослабляет постоянную составляющую. Для переменной составляющей выходного сигнала эта обратная связь . ослабляется подключением шунтирующего конденсатора. Появление переменной составляющей напряжения на конденсаторе k приводит к искажению интегрирования. При увеличении емкости конденсатора k погрешности интегрирования уменьшаются. Однако, как показали теоретические исследования схемы, при несоблюдении условия r-,C-i(k + if /itkr Cn (2) В схеме возникают колеЬатёльные процессы, что недопустимо. Этот вывод проверен и подтвержден экспериментально. В выражении (2)1с - коэффициент усиления инвертирующего усилителя . Для компенсации этих погрешностей напряжение от конденсатора передается через повторитель и трансформатор 5. Коэффициент трансформации выбирается таким, чтобы напряжение на вторичной обмотке трансформатора 5 было бы равным напряжению на конденсаторе ). Поскольку трансформатор практически работает в режиме холостого хода, то коэффициент будет равен единице. Использование предлагаемой компенсации источников смещения нуля операционного усилителя в интеграторах позволяет повысить точность интегрирования сигналов, не содержащих постоянных составляющих.

Формула изобретения

Интегратор периодических сигналов, содержащий интегрирующий операционный усилитель, инвертирующий вход которого является входом, а выход - выходом интегратора, подключенным через последовательно соединенные инвертирующий усилитель, ограничивающий резистор и шунтирующий конденсатор к шине нулевого потенциала, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования за счет уменьшения погрешности, вызванной дрейфом нуля, в него введены по-

вторитель напряжения и трансформатор, вторичная обмотка которого включена между общим выводом ограничивающего резистора и шунтирующего конденсатора, соединенным с входом повторителя напряжения, и неинвертирующим входом интегрирующего операционнбго усилителя, выход повторителя напряжения через первичную обмотку трансформатора подк/«)чен к шине нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 Безладного Н. Т., М., Связь, 1978.

2.Заявка Японии N 51-17859, кл. G Об 6 7/lB, опублик. 1976 (прототип). -®