ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Полезная модель относится к автоматике, вычислительной технике, в частности, к электроизмерительной технике.
Известны интеграторы напряжения на основе операционного усилителя (ОУ) с резистором на входе и конденсатором в цепи обратной связи (т.е. интегрирующего ОУ) (см.Гутннков B.C. Интефальная электроника в электроизмерительных устройствах, - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - С.94). Недостатком таких устройств является накопление погрешности в режиме длительного интегрирования из-за наличия входного тока и напряжения смещения используемого О У.
Известны также интеграторы, в которых используются цепи отрицательной обратной связи по постоянному напряжению, с помощью которых устраняется эффект накопления погрешностей от интегрирования входного тока и напряжения смещения ОУ (см.Зыкин Ф.А., Казаков М.К. Интеграторы периодических сигналов / Изв.ВУЗов. Энергетика -1988.№7). Недостатками таких устройств является появление погрещностей интегрирования и увеличение инерционности из-за введения дополнительных обратных связей.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является интегратор периодических напряжений, содержащий интегрирующий О У, вход которого является входом интегратора, и ключ, подключенный параллельно конденсатору интегрирующего ОУ (см. Хоровиц П., Хилл У. Искусство
МПКе0607/186
схемотехники. - М.: Мир, 1983.- Т.1.- С.208), которое принято за прототип.
В таком устройстве погрешность от интегрирования входных токов и напряжения смещения снижается периодическим разрядом конденсатора интегрирующего ОУ с помощью замыкания ключа. Но это приводит к возникновению погрешностей интегрирования в режиме длительного интегрирования, поскольку в интервалы времени замкнутого состояния ключа происходит потеря информации об интегрируемом напряжении.
Сущность предложения состоит в стремления получить технический результат, заключающийся в снижении погрешностей интегрирования периодических напряжений в режиме длительного интегрирования.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном интегрирующем устройстве, содержащем интегрирующий операционный усилитель, вход которого подключен к источнику сигнала, а выход является выходом устройства, причем в обратной связи усилителя включен разрядный ключ, особенность заключается в том, что в него введены дифференцирующий операционный усилитель, вход которого подключен к источнику входного сигнала, компаратор напряжения, вход которого подключен к выходу дифференцирующего операционного усилителя, а выход через последовательно соединенные конденсатор и резистор - к земляной шине, причем точка соединения конденсатора и резистора через диод соединена с входом управления разрядного ключа.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками.
ns
тождественными всем признакам заявленного п|: еАло|} ения, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию новизна.
На чертежах представлено: на фиг.1 изображена схема интегрирующего устройства; на фиг.2 приведены графики напряжений, поясняющие работу устройства.
Интегратор содержит (фиг.1,а): интегрирующий ОУ 1, разрядный ключ 2, дифференцирующий О У 3, компаратор напряжения 4, конденсатор 5, резистор 6, диод 7.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Входное г моническое напряжение и (фиг.2,а) подается вход
интегрирующего ОУ 1 и на вход дифференцирующего ОУ 3. При достижении входным напряжением максимального значения выходное напряжение дифференцирующего ОУ 3 переходит нулевой уровень (фиг.2,6). При этом компаратор напряжения 4 перебрасывается в противоположное состояние (фиг.2,в). Прямоугольные импульсы с выхода компаратора подаются на дифференцирующую С цепь, содержащую конденсатор 5 и резистор 6, которая формирует импульсы малой длительности (по сравнению с периодом входного напряжения), что показано нафиг.2,г. Импульс положительной полярности проходит через диод 7 на вход управления ключа 2. При его воздействии ключ 2 замыкается, осуществляя принудительную фиксацию нулевого уровня интегрирующего ОУ 1. Так как в это время переменное выходное напряжение переходит через нулевую точку (фиг.2,д), то погрешности при этом минимальны. Принудительная фиксация способствует устранению погрешности от интегрирования входных токов и напряжения смещения интегрирующего ОУ и позволяет использовать устройство в режиме длительного интегрирования.
Можно определить погрешность вследствие потери информации в интервалы вреневи при замыкания ключа 2. Для действующего значения напряжения она определяется выражением:
J -LsJ4 Vl.(1)
л ггт4 Т I
Г 4яг V  J где AT- длительность замкнутого состояния ключа 2 в интервалы фиксации нулевого уровня; Т- период входного напряжения. Формула (1) определяет погрешность по отношению к действующему значению гармонического напряжения с амплитудой U, равного . По формуле (1) можно определить, что погрешность порядка 0,01% и менее получается при отношении Ar/T: 0,Q2.
Параметры цепи (конденсатор 5 и резистор 6) выбираются также из условия полного устранения пгфазитного напряжения на выходе устройства от интегрирования входных токов и напряжения смещения интегрирующего ОУ.
В качестве компаратора4 целесообразно использовать специальный компаратор в интегральном исполнении.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что устройство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.