Инвертирующий активный интегратор без задержки

Рис.3.8. Инвертирующий активный интегратор без задержки

Предположим для простоты, что ОУ в составе интегратора на ПК имеет неопределенно большое, т.е. бесконечное, дифференциальное усиление, а потенциал источника напряжения V_IN – положителен.

Ключи, управляемые тактовым сигналом Т₂ - замкнуты: .

Сравнивая неинвертирующий ПК на Рис. 3.7 с активным интегратором на его основе на Рис. 3.8, очевидно, что V₃ = 0, поскольку неинвертирующий вход ОУ (узел А) является виртуальной землей.

Следуем рассуждениям предыдущих глав.

При из правой обкладки ПК «выталкивается» заряд С₁V_IN, из - за чего потенциал инвертирующего входа ОУ (узел А) становится положительным, а знак изменения потенциалаV_OUTвыхода интегратора – отрицательным. В результате из левой обкладки интегрирующего конденсатора С₂«выталкивается» отрицательный заряд, компенсирующий положительный заряд узла А. ДвижениеV_OUTв отрицательную сторону происходит до тех пор, пока весь положительный заряд СV_IN в узле А не скомпенсируется. Если учесть, что ПК, используемый в рассматриваемом ПК интеграторе – без задержки, то результирующий эффект – изменение без задержки выходного напряжения в сторону, противоположную знаку входного напряжения:

(3.15)

Разумеется, как ключи, так и ОУ – инерционные элементы, поэтому выражение «без задержки» означает то, что начало изменения V_OUT происходит без задержки относительно момента времени, при котором .Окончание переходного процесса – начало следующего такта.

Если в ARCинтеграторе формально заменить резистор его эквивалентом (3.14), то передаточная функция такого интегратора:. Отсюда следуетвторое основное достоинство метода ПК: точность постоянной времени ПК интегратора на базе ПК, не чувствительного к паразитным емкостям, зависит не от абсолютных значений сопротивления и емкости (номинал каждого из этих компонентов изменяется от партии к партии в пределах 20%), а от отношения емкостей , равной 0.1 – 0.2 % для большинства технологических процессов.

Инвертирующий переключаемый конденсатор с задержкой, нечувствительный к паразитным емкостям.

Рис.3.9. Инвертирующий переключаемый конденсатор с задержкой, нечувствительный к паразитным емкостям.

Как и раньше, предположим для простоты, что:

• ОУ в составе интегратора на ПК имеет неопределенно большое, т.е. бесконечное, дифференциальное усиление;

• V₃ = V₂;

• потенциал источника напряжения V₁ – положителен относительно V₃ и V₂.

• Рассматриваемый тип ПК является самым «емким» в части количества учитываемых физических эффектов, и его удобно анализировать, сразу полагая источник напряжения V₁, присоединенный к левой обкладке - источником изменяющегося во времени сигнала. Правая обкладка может быть присоединена к постоянным во времени источникам напряжения V₂ и V₃ = V₂.

Как и раньше, левая и правая обкладки ПК управляются неперекрывающимися тактовыми сигналами Т₁ и (см. Рис. 3.9), т.е. отсутствует возможность одновременного замкнутого состояния ключей, управляемых тактами с нижними индексами 1 и 2. В отличие от Рис. 3.7, тактовые сигналы Т_1d и Т_2d, управляющие левой обкладкой, во – первых, поменялись местами и, во – вторых, являются задержанными (индексы в Т_1d и Т_2d - от «delayed») относительно тактов Т₁ и Т₂.

Пусть моменты времени, когда , являются началами (и одновременно – концами) тактов. Пусть также промежутки времени между моментами,, и настолько малы в сравнении с периодом тактового сигнала, что все моменты, перечисленные в этом абзаце, являются началами (и одновременно – концами) тактов. А моменты ,, и являются серединами периодов тактового сигнала.