SU862149A1

SU862149A1 - Sweeping auto-oscilating operational amplifier

Info

Publication number: SU862149A1
Application number: SU802870522A
Authority: SU
Inventors: Леонид Игнатьевич Цытович
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1980-01-14
Filing date: 1980-01-14
Publication date: 1981-09-07

Description

(54). РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ(54). EXPANDING AUTO-VIBRANT OPERATIONAL AMPLIFIER

Изобретение, относитс к усилител ным устройствам, в частности к уси лител м 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 характеризуетс низкой надежностью работы. Из известных устройств аналогичного назначени наиболее близким к изобретению вл етс развертывающий с автоколебательный операционный усилитель, содержащий сумматор, интегратор , релейные элементы, делители частоты, демодул торы и ключевые элементы 2i. Этот усилитель обладает низкой надежностью, т.к. при неисправности отдельных звеньев выходной сигнал принимает либо максимальное, либо нулевое значение. Целью изобретени вл етс повышение надежности работы. С этой целью в развертывающий автоколебательный операционный усилитель , содержащий соединенные последовательно сумматор, интегратор, первый релейный элемент, первый делитель частоты, первый демодул тор и в орой релейный элемент, п ервый вход сумматора подключен к входу усилител , соединенные последовательно третий релейный элемент, второй делитель частоты, второй демодул тор и четвертый релейный элемент, выход первого релейного злемента присоединен к входу третьего релейного элемента, переключатель и ключевой элемент, выход переключател подключен к второму входу сумматора , выход первого релейного элемента соединен с первым входом переключател , второй вход которого подключен к входу ключевого элемента, выход которого вл етс выходом усилител , выход первого демодул тора присоединен к входу питани третьего релейного элемента, выход второго релейного элемента подключен к управл кадим входам переключател и ключевого элемента , введен дополнительный переключатель , первый и второй зходы которого соединены соответственно с выходами первого и третьего релейных элементов . Выход дополнительного переключател подключен к входу ключевогоThe invention relates to amplifying devices, in particular to amplifiers with a pulse width conversion of a signal, and can be used in analogue computing devices. A developing auto-oscillating amplifier is known, which contains a summator, integrator, a relay element, and scale resistors l. This device is characterized by low reliability. Of the known devices of similar designation, the closest to the invention is a self-oscillating operational amplifier that comprises a combiner, an integrator, relay elements, frequency dividers, demodulators, and key elements 2i. This amplifier has low reliability, since in case of failure of individual links, the output signal assumes either a maximum or zero value. The aim of the invention is to increase the reliability of operation. To this end, a deployable self-oscillating operational amplifier containing an adder connected in series, an integrator, a first relay element, a first frequency divider, a first demodulator and a relay element in the rear, the first adder input connected to the amplifier's third element, the second divider frequency, the second demodulator and the fourth relay element, the output of the first relay element is connected to the input of the third relay element, a switch and a key element, the output is The switch is connected to the second input of the adder, the output of the first relay element is connected to the first input of the switch, the second input of which is connected to the input of the key element whose output is the amplifier output, the output of the first demodulator is connected to the power input of the third relay element, the output of the second relay element is connected An additional switch was introduced to the control inputs for the switch and the key element, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and third Relay elements. The output of the additional switch is connected to the key input.

элемента. Выход четвертого релейного элемента присоединен к управл ющему входу дополнительного переключател . Функциональна схема предложенного усилител изображена на чертеже. Он содержит интегратор 1, первый релейный элемент 2, первый делитель частоты 3, первый демодул тор 4, второй и третий релейные элементы 5 и б второй делитель частоты 7, второй демодул тор 8, четвертый релейный элемент 9, сумматор 10, переключатель 11, дополнительный переключатель 12 и ключевой элемент 13,an item. The output of the fourth relay element is connected to the control input of the additional switch. The functional diagram of the proposed amplifier is shown in the drawing. It contains an integrator 1, the first relay element 2, the first frequency divider 3, the first demodulator 4, the second and third relay elements 5 and b the second frequency divider 7, the second demodulator 8, the fourth relay element 9, the adder 10, switch 11, additional switch 12 and key element 13,

Развертывающий автоколебательный операционный усилитель работает следу к цим образом.The unwrapping auto-oscillating operational amplifier is working in trace mode.

Первый релейный элемент 2 имеет симметричные относительно нулевого уровн пороги переключени , а его выходной сигнал представл ет собой двухпол рные импульсы с равной амплитудой , скважность которых определ етс уровнем сигнала на входе 14,The first relay element 2 has zero-level switching thresholds symmetric to the signal, and its output signal is bi-polar pulses of equal amplitude, the duty cycle of which is determined by the level of the signal at input 14,

При нулевом значении сигнала на входе 14 выходной сигнал релейного элемента 2, например положительной пол рности через переключатель 11. подаетс на вход интегратора 1, В этом, случае выходной сигнал интегратора 1 измен етс в отрицательном направлении до тех пор, пока не достигнет порога переключени релейного элемента 2, После срабатывани релейного элемента 2 значение его выходного сигнала мен етс на противоположное и начинаетс переэар д интегратора 1 до момента очередного переключени релейного элемента 2, Далее процесс периодически повтор етс .When the signal at the input 14 is zero, the output signal of the relay element 2, for example, positive polarity, through the switch 11. is fed to the input of the integrator 1. In this case, the output signal of the integrator 1 changes in the negative direction until it reaches the switching threshold of the relay. element 2. After the operation of the relay element 2, the value of its output signal is reversed and the resetting of the integrator 1 begins until the next switching of the relay element 2. and is repeated.

Длительности положительных и отрицательных импульсов выходного сигнала релейного элемента 2 равны, поэтому среднее за период автоколебаний значение выходноко сигнала соответствует нулю.The durations of the positive and negative pulses of the output signal of the relay element 2 are equal, therefore the average for the period of self-oscillations the value of the output signal of the signal corresponds to zero.

При некотором значении сигнала на входе 14 в интервале времени совпадени знаков сигналов на входе сумматора 10 и выходе релейного элемента 2 скорость изменени развертки (скорость изменени выходного сигнала интегратора 1) определ етс суммой токов входного и обратной св зи, а в интервале времени несовпадени .знакоб указанных сигналов скорость развертки зависит от разности токов входного и обратной св зи. Посто нна составл юща 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.At a certain value of the signal at input 14 in the time interval of coincidence of the characters of the signals at the input of the adder 10 and the output of the relay element 2, the rate of change of the sweep (rate of change of the output signal of the integrator 1) is determined by the sum of the input and feedback currents, and in the time interval of the mismatch These signals sweep speed depends on the difference between the currents of the input and feedback. The constant component of the output signal of the relay element 2 in this case is proportional to the signal at input 14. The third relay element 6 has the same characteristics with the first relay element 2, therefore their output signals are the same.

Первый делитель частоты 3 преобразует выходной сигнал релейного элемента 2 в сигнал с нулевым среднимThe first frequency divider 3 converts the output signal of the relay element 2 into a signal with zero average

.значением за период, который вдвое превышает период автоколебаний (период выходного сигнала релейного элемента 2),. a value for a period that is twice the period of self-oscillations (the period of the output signal of the relay element 2),

Первый демодул тор 4 выполн етс с трансформаторным или конденсаторным входом, что преп тствует прохождению посто нной составл ющей первого делител частоты 3 на вход второго релейного элемента 5 в случае срыва автоколебаний,The first demodulator 4 is provided with a transformer or capacitor input, which prevents the constant component of the first frequency divider 3 from passing to the input of the second relay element 5 in case of self-oscillation failure,

В работоспособном состо нии в демодул торе 4 выпр м.л етс и фильтруеТс сигнал делител частоты 3 и подаетс дл питани третьего релейного элемента 6.In the operative state in demodulator 4, the voltage is rectified and the signal of frequency divider 3 is filtered and fed to power the third relay element 6.

Релейный элемент 5 управл ет переключателем 11, Как только выходной сигнал демодул тора 4 достигает требуемого уровн , переключаетс переключатель 11 и второй вход сумматора 10 оказываетс подключенным к выходу дополнительного переключател 12, Одновременно замыкаетс ключевой элемент 13. Переключатель 11 коммутирует цепь обратной св зи, что позвол ет повысить точность работы за счет уменьшени погрешности, св занной с нестабильностью характеристик третьего релейного элемента 6 и переключател 12,The relay element 5 controls the switch 11. As soon as the output signal of the demodulator 4 reaches the required level, the switch 11 switches and the second input of the adder 10 is connected to the output of the additional switch 12. The key element 13 simultaneously closes. The switch 11 switches the feedback circuit that allows to increase the accuracy of operation by reducing the error associated with the instability of the characteristics of the third relay element 6 and the switch 12,

Второй делитель частоты 7, второй демодул тор 8 и четвертый-релейный элемент 9 имеют характеристики, одинаковые с характеристиками соответственно первого делител частоты 3, первого демодул тора 4 и второго релейного элемента 5, и предназначены дл управлени переключателем 12,The second frequency divider 7, the second demodulator 8 and the fourth relay element 9 have characteristics identical to those of the first frequency divider 3, the first demodulator 4 and the second relay element 5, respectively, and are intended to control the switch 12,

При наличии сигнала на выходе релейного элемента 6 на выходе второго демодул тора 8 формируетс сигнал,с помощью которого от релейного элемента 9 переключаетс переключатель 12.In the presence of a signal at the output of the relay element 6, at the output of the second demodulator 8, a signal is generated, with which the switch 12 is switched from the relay element 9.

В случае работоспособности всех блоков функцию выходного каскада несет третий релейный элемент 6,In the case of operability of all units, the function of the output stage is carried by the third relay element 6,

При неисправности -релейного элемента 6 переключаетс 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 .When a failure of the relay element 6 switches the switch 12 so that the function of the output stage in this case is the relay element 2. Thus, in the presence of a fault the proposed amplifier continues to function, i.e., has increased reliability.

При н исправности, во врем которой происходит срыв автоколебаний размыкаетс ключевой элемент 13 и посто нное напр жение не проходит на выход 15,With n good condition, during which the self-oscillation is disrupted, the key element 13 is opened and the constant voltage does not pass to the output 15,

Усилитель обладает повышенной надежностью при работе в системах промышленной автоматики.The amplifier has high reliability when working in industrial automation systems.

Claims

The invention develops a self-oscillating operational amplifier containing an adder connected in series, an integrator, a first relay element, a first frequency divider, a first demodulator and a second relay element, a first input of the adder connected to an amplifier input, connected in series by a third relay element, a second frequency divider second demodulator and a fourth relay element, the output of the first relay element is connected to the input of the third relay element, a switch and a key element, you the switch stroke is connected to the second input of the adder; the output of the first relay element is connected to the first input of the switch, the second input of which is connected to the input of the key element whose output is the amplifier output; the output of the first demodulator is connected to the power input of the third relay element;

1 of the second relay element is connected to the control inputs of the switch and the key element, characterized in that, in order to increase the reliability of operation, an additional switch is introduced into it, the first and second inputs of which are connected respectively to the output of the first and third relay elements, the output of the additional switch connected to the input of the key element, the output of the fourth relay element is connected to the control input of the additional switch. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate I 531165, class G 06 G 7/12, 1974.

2. USSR author's certificate according to the application No. 2769745 / 18-24, cl. G 06 G 7/12, 1979 (prototype),