Дифференцирующее устройство

 

даФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТ РОЙСТВО, соаержвщее эле1«1ент сравне ния, первый вхоп которого является вхоабм устройства, а выхоц соединен с вхопсм фильтра, выхоц которого являет ся выхоцом устройства, 9 т л и ч а Kv i щ е е с я тем, 4to, с целью повышения точности, оно содержит геиератсф опорной частоты, делитель частота, реве{ сивнЫй счетчик, нифроаналоговый преобразователь , два источника опорного ншряжения, 1штегратор, пороговый элемент, D -т жгтер и ключ, при этом выходы фильтра и левого источника опорного напряжения непосредственно, а выход втор(иго истоштака опо{н1ого напряжения ключ Соединены с соответствуюио1ми входами интегратора, выход которого через пороговый эл мент соединен с суммируюпшм входом рев юивного счетчика и с информацио иым Входом D -триггера, вь1ход которого соедини с yпjpaвляюшим входом ключа, выход генератхфа опорной частоты соединен с сэтхрониаЕфУющим вхо-. д D -тригг а и с входюд делителя (О частоты, выход соединен с вычитающим входом рев юивного счет чика, выход кот(фО1х через цифроанапоговый щ)еобразователь соедини с втос с рым входом элемента сравн оия, а анолсйговый вход цифроаиалогового преобразователя подключен к выход у второго Ю источника (жорного нащ)яжения. 4 ;о 4

„.Я0„„1024941

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ г

3 (И) 06 7/18 ь Г

jl « .. 1. (21) 3366557/18 24 (22) 23.12.81 (46) 23.06.83. Бюл, М 23 ,(72) А. И, Иванов и Е. E. Колпаков (71) Уфимский авиационный институт нм. Орджоникидзе (53) 681 335 (088.8) (56) 1., Шило В. П. Линейные интет йии". ные схемы. M.. Советское рацио, 1978, с. 193.

2. Джус Н. И; Анализ помекозащи щенности цифферендирующик усилителей, -В кн.: Аналоговая и аналого-пифровая ! вычислительная техника. М„Советское.рацио, 1917, вып. 7, с..208 217 (прототип) ° (54) (57) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТн

РОАСТВО, содержащее эпемен т сравне ния, первый вход которого является вкодом устройства, а выкоц соединен с входом фильтра, выход которого являю, ся.выкоцом устройства, е т л и ч а ю .

m e e с я тем, что, с цепью повышения точности, оно содержит генератор опор ной частоты, делитель частоты, ревер- сивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два источника опорного напряжения, интегратор, пороговый элемент, З -триггер и ключ, при атом выкоцы фильтра и первого источника опорного напряжения непосрецственно, а выкоц второго источника опорного напряжения через ключ соединены с соответствующими вкоцами интегратора, выкод которого через пороговый эпв мент соединен с суммирующим вкоцом реверсивного счетчика и с информационным вкоцом Э --триггера, выкоц zего рого соединен с управшпощим входам ключа, выход генератора опорной частоты соединен с синкронизирующим вкодом Р -триггера и с вкоцом целителя частоты, выкоц которого соединен с вычитающим вкоцом реверсивного очи» чика, выход которого через цифроанало говый преобразователь соединен с вто рым вкоцом элемента ср6внения, à аналоговый вкоц цифроаналогового преобразователя подклеен к выкоду второго источника опорного напряжения.

1024941

45

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использо-, вано в аналоговых моцепируюших системах и в системах автоматического perynupo вания.

Известны аналоговые цифференциато; ры, содержащие операционный усшцм» тель и RC -цепи, причем вхоц цифф ренциатора соединен с вхоцом операционного усилителя через поспецовательную, RC-цепь, а выхоц операционного усипи тепя соединен с вхоцом через параппепь.

; ную Я С»цепь PQ

Данный цифференциатор обпацает низ15 кой точностью цифференцирования, Наиболее близким по технической сущности к прецпагаемому является цифференцирующее устройство, состоящее из элемента сравнения, фильтра, инверторв- и интегратора на основе

20 операционного усипитепя. Первый вход элемента сравнения является вхоцом устройства, его выхоц соецннен с вхо . цом фильтра, а выход фипьтра явпяеъся выхоцом схемы. Выхоц фильтра через инвертор и интегратор соецинен с вторым вхоцом элемента сравнения 12).

Нецостатком цанного устройства является малая точность преобразования, обусловленная изменением постоянной времени цифференцирования за счет нестабильности вепичины емкости кон ценсатора, а также прохождением на выхоц цифференциатора постоянной составляющей вхоцного сигнала из-за 35 наличия сопротивления утечки конценса» тора.

Цепь изобретения - повышение точ ности устройства.

Бепь цостигается тем,, что циффереи 40 пирующее устройство, содержащее эпе мент сравнения, первый вхоц которого является вхоцом устройства, а выхоц соецинен с входом фипьтра, выхоц которого является выхоцом устройства, соцержит генератор опорной частоты, целитель частоты, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, цва источника опорного напряжения, интегратор, пороговый элемент, D -триггер и ключ, при этом выхоцы фильтра и первого источника опорного напряжения непосредственно, а выхоц второго источника .опорного напряжения через ключ соецинены с соответствуюиями вхоцами интегратора, выхоц которого через пороговый эпемент соецинен с суммирую шим входом реверсивного счетчика и с информационным вхоцом р -триггера,, выхоц которого соецинен с управляющим вхоцом ключа, выход генератора опорной частоты соединен с синхронизирующим вхоцом D - григгера и с входом целителя частоты, выхоц которого соединен с вычитающим вхоцом реверсивного счетчика, выхоц которо» го через цифроаналоговый преобразоваTeJIb соецинен с вторым вхоцом эпемента сравнения, а аналоговый вхоц цифроаналогового преобразователя поцкпючен к выхоцу второго источника опорного напряжения.

На чертеже показано прецпагаемое устройство.

Устройство соцержит вхоц 1, элемент 2 сравнения, фипьтр-3, источники 4 и.5 опорного напряжения, цепитепь 6 частоты, реверсивный счетчик 7, цифроаналоговый преобразоватепь 8, интегратор 9, пороговый элемент 10, )3«триггер l l,êëþ÷ 12,генератор 13 опорной частоты и выхоц 14.

Устройство работает спецующим образом.

Сигнал с выхоца фипьтра З,являющий. ся выхоцным сигналом устройства, поступает HB вхоц интегратора 9. Поц цействием этого сигнала, а также.сит нала с Bblxolla источника 5 опорного напряжения выхоцное напряжение интегратора 9 изменяется по линейному закону с кру..". . тизной, определяемой вепичинойб и 4 ц

При цостижении выхоцным напряжением интегратора 9 величины порогового налряжения на выхоце элемента 10 устанавпивается напряжение логичеокой "1", которое поступает на вхоц Ртриггера 11. Первый же импупъс с генератора 13 опорной частоты устанавливает триггер в состояние 1, и напряжение с выхоца источника 4 через ключ 12 поступает на вход интегратора 9. Поспе этого поц цействием суммарного сигнала 0 (4 0 gbtl(l} выхоцное напряжение интегратора 9 начинает изменяться в обратную сторону и на выхоце порогового элемента 10 появ= ляется сигнал логического 0", второй импупьс с выхода генератора 13 устанавливает триггер 11 в состояние "О" и отключает налряжение 0< от вхоца интегратора 9.

Частота -на выхоце. элемента 10 определяется выражением:

« "алых + 4

Г,-— о

1024941

В11ИИПИ Заказ 4397/46 Тираж 706 Полписное

Фплиа l Г1ПП "Патент", г. Ужгорол, ул. Проектная, 4 гце 1 о периоц сигнала генератора опорной частоты, Зависимость коца в реверсивном счет . чике 7 от времени опрецеляется выражением

"РС = Fi "2), (2)

1 гце Г „(Р - коэффициент деления о целйтеля. частоты ).

С учетом выражения (1) получаем

О ВЫ Х+ 1 12

Npc U, Если равейство выполняется " =Р

М (что обеспечивается формированием U и U от одного источника с помощью лелителя), то выражение (3) можно переписать в виле

"ВЫХ 1рс= (4)

То

Выхоцное напряжение цифроаналого»вого преобразователя 8 прецставляет собой интеграл от0@, х . Постоянная времени интегрирования равна2 " "1 о

Использование в ткфроаналоговом преобразователе источника 4, связанного с интегратором 9, позволяет исключить влияние изменения э. того напряжения на точность цифференщирования.

При формировании опорной частоты с помощью кварцевого генератора не» . стабильность периоца Ро и, слецовательно, нестабильность постоянной времени цифференцирования составляет 10 " / С.

1О При изменении температуры в циапазоHe+50 С погрешность постоянной вре мени цнфференпирования составит 0,01 %.

Это на цва поряцка лучше покаэате« лей известного устройства. Кроме

15 того, в прецлагаемом устройстве mcy ствует прохожцение постоянной со< . тавляющей вхоцного сигнала на выхоц устройства, так как в установившемся режиме выхоцная частота преобразо20 вателя равна выхоцной частоте делителя частоты и не зависит от вхоцного сигнала.

Таким образом, совокупность cyuteen. венных признаков прецлагаемого тех нического решения позволяет повысить

25 точность дифференцирования цифферениирующего устройства, что опрецеляет техник -экономический эффект от его использования.