SС-интеграторы. 
Электроника и схемотехника

Особенности SС-интеграторов.

Основой для построения активных 5С-интеграторов служат идеальной аналоговый 7? С-интегратор по известной схеме Миллера и демпфированный интегратор, в котором конденсатор шунтируется резистором. Путем замены резистора аналогового прототипа соответствующей цепью с переключаемыми конденсаторами (или переменной х его передаточной функции #(х) на комплексную переменную г) можно получить большое количество различных схемных решений 5С-интеграторов. Интеграторы с переключаемыми конденсаторами играют важную роль при проектировании фильтров, поэтому рассмотрим их основные особенности.

Идеальный интегратор с эквивалентом резистора по параллельной схеме изображен на рис. 13.41, а. Описание принципа работы интегратора приведено в параграфе 13.6. В теории 5С-цепей для рассматриваемого интегратора получены следующие выражения передаточных функций:

где 11^е_т — напряжение, поступающее на вход интегратора в четной фазе е после замыкания ключа 5_Г; [7_|Х, 1/®_ых — соответственно выходное напряжение, фиксация (наблюдение) которого осуществляется в нечетной фазе текущего периода, т. е. через 7/2, и в четной фазе следующего периода, т. е. с задержкой на 7. Знак «-» свидетельствует о том, что рассматриваемый интегратор является инвертирующим.

Для получения неинвертирующего интегратора следует использовать б’С-резистор с переполюсовкой конденсатора (рис. 13.41, б). Следовательно, б’С-интегратор можно построить на одном ОУ, в то время как неинвертирующие аналоговые интеграторы требуют двух ОУ.

Если рассматриваемый интегратор дополнить еще одним таким же эквивалентом резистора и подключить его параллельно конден;

Рис. 13.41. Инвертирующий (а) и неинвертирующий (б) интеграторы без потерь и инвертирующий демфированный интегратор (в).

сатору С₂, то получим демпфированный интегратор (рис. 13.41, в), для которого передаточные функции имеют вид.

Как следует из формулы (13.28), выбором соотношения С₃/С₂ можно влиять на свойства интегратора. Действительно:

• при С₃/С₉ = 1 передаточные функции.

характеризуют интегратор как элемент задержки на 7/2 и 7;

• при С₃/С₂ = 2 функции.

имеют полюс 2_П = -1, расположенный на границе устойчивой и неустойчивой областей;

• при С₃/С₂ > 2 интегратор неустойчив.

Следует также отметить, что коэффициенты передачи интеграторов зависят от того, в какой фазе (нечетной или четной) осуществляется съем выходного напряжения. Кроме того, при противофазном переключении конденсатора С₃ (см. рис. 13.41, в в скобках) изменяется только передаточная функция.

Появление множителя (1 — Сз/С₂) в числителе формулы (13.29) свидетельствует о том, что изменение фазирования ключей влияет на коэффициент передачи постоянного напряжения.

Влияние паразитных емкостей на свойства 5С-интеграторов. Рассмотрим две схемы интеграторов (рис. 13.42), в которых пунктирными линиями обозначены паразитные емкости.

В схеме на рис. 13.42, а основное влияние на работу интегратора оказывает емкость С_п2, поскольку емкость С_и1 может быть отнесена к источнику сигналов, а С_п3 подключена к инвертирующему входу ОУ, т. е. к точке виртуального нуля или мнимого заземления. Обе емкости не участвуют в передаче сигнала с входа на выход интегратора, поэтому передаточная функция интегратора зависит только от С_п1 и имеет следующий вид [51]:

Рис. 13.42. Чувствительная (а) и нечувствительная (б) к влиянию паразитных емкостей схемы 5С-интеграторов Таким образом, возникает ошибка, приводящая к изменению коэффициента передачи и смещению нуля. Ее величина определяется отношением С_п1/С,.

В схеме на рис. 13.42,6обе обкладки конденсатора являются переключаемыми, емкости С_п1, С_п4 также не оказывают влияния. В четной фазе (замкнуты 5_Г) емкости С_п2 и С, приобретают заряд, так как подключены к источнику напряжения ?/_вх, а емкость С_п3 полностью разряжена, так как с помощью одного из ключей замкнута на «землю». В нечетной фазе при замыкании 5₀ емкость С_п2 подключается к «земле», а С"зк виртуальному нулю ОУ, при этом емкость С_п2 разряжается, а С_п3 по-прежнему остается разряженной. Следовательно, обе емкости не влияют на передаточную функцию, которая полностью определяется емкостью С_у

Поскольку интеграторы широко используются при построении фильтров с переключаемыми конденсаторами, в книге [511 приведены известные из литературы схемы 5С-интеграторов, отличающиеся сложностью структуры, числом доступных входов, типом дискретизирующего преобразования, используемого для имитации сопротивления, а также выражения передаточных функций этих интеграторов.