Дифференцирующее устройство Советский патент 1983 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к вычиспитепьной технике и может быть использо вано в аналоговых моделирующих систе и в системах автоматического регугафо ванкя. Известны аналоговые цифференоиаторы, содержащие операционный усгоштельи RC -цепи, причем вхоц цифф ренциатора соединен с входом onapauHoi ного усилителя через последовательную R С-цепь, а выход операционного усил№ теля соединен с входом через паралпепь : ную R С -цепь СО . Данный дифференциатор обладает ниэ кой точностью дифференцирования. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дифференцирующее усгройсгво, состоящее из элемента сравнения, фильтра, инвертора- и интегратора на основе операционного усилителя. Первьтй вход элемента сравнения является входом устройства, его выход соединен с входом фильтра, а выход фильтра являет ся Ёыходсж схемы. Выход фильтра через инвертор и интегратор соединен с вторым входом элемента сравнения 2 Недостатком данного устройства является малая точность преобразования, обусловленная изменением постоянной времени дифференцирования за счет нестабильности величины емкости конденсатора, а также прохождением на выход дифференциатора постоянной составляющей входного сигнала иэ-за наличия сопротивления утечки конаенса тора. Цель изобретения - повышение точности устройства. Цель достигается тем,, что дифферен цирующее устройство, содержащее эп&мент сравнения , первый вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом фильтра, выход которого является выходом устройства, содержит генератор опорной частоты, делитель частоты, реверсивный счетчик, цифроанапоговый преобразователь, два источника опорного напряжения, интегра тор, пороговый элемент, D -триггер и ключ, при этом выходы фильтра и первого источника опорного напряжения непосредственно, а выход второго источ ника .опорного напряжения через ключ соединены с соответствующ1ши входами Интегратора, выход которого через пороговый элемент соединен с суммирук шим входом реверсивного счетчика к с информационным входом D -триггера. выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход генератора опорной частоты соединен с синхрош аирующим входом U -триггера и с входом делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход которого через цифроанапоговый преобразоватедь соединен с вторым входом элемента сравнения, а аналоговый вход цифроаналогового преобразователя подключен к выходу второго источника опорного напряжения. На чертеже показано предлагаемое устройство. Устройство содержит вход 1, элэмент 2 сравнения, фитгьтр 3, источники 4 и 5 опорного напряжения, делитель 6 частоты, реверсивный счетчик 7, цифроаналоговый преобразователь 8, интегратор 9, пороговый элемент 10, i)-триггер 11,ключ 12,генератор 13 опорной частоты и выход 14. Устройство работает следующим образсм. Сигнал с выхода фильтра 3 являющийся выходным сигналом устройства, поступает на вход интегратора 9. Под действием этого сигнала, а также сигнала с выхода источника 5 опорного напряжения выходное напряжение интегратора 9 изменяется по линейному ;закону с кру-f тизной, определяемой величиной (J gy „-v U,. При достижении выходным напряжением интегратора 9 величины порогового напряжения на выходе элемента 10 устанавливается напряжение логичеокой 1, которое поступает на вход D- триггера 11. Первый же импульс с генератора 13 опорной частоты устанавливает триггер в состояние , и напряжение с выхода источника 4 через ключ 12 поступает на вход интегратора 9. После этого под действием суммарного сигнала-U 4 ирь,+11,2выходное напряжение интегратора 9 начинает изменяться в обратную сторону и на выходе порогового элемента Ю появляется сигнал логического О, второй импульс с выхода генератора 13 устанав пивает триггер 11 в состояние О и отключает напряжение (J от входа интегратора 9. Частота на выходе элемента 10 определяется выражением: UBDIX { raelo - периоц сигнала генератора опорной частоты. Зависимость кона в реверсивном cчe чике 7 от времени определяется выр&жениемNpc iFi-F2)t,(2) - (Р - коэффициент делени делителя частоты). С учетом выражения (1) получаем I ; V и, т РтГг Если равенство выполняется -iii- P (что обеспечивается формированием U И U от одного источника с помощью пелителя), го выражение (3) можно пе реписать в виае ВЫХ t и. TO Выхоцное напряжение цифроаналогового преобразователя 8 представляет собой интеграл Постоян- ная времени интегрирования равна Использование в 1шфроаналогов« 1 пр. образователе источника 4, связ 1шюго с интегратором 9, позволяет исключить влияние изменения ajroro напряжения на точность дифференшфования. При формировании опорной частоты с помощью кварцевого генератора нестабильность периода Т, и, спедоватепьно, нестабильность поото1янной времени дифференцирования составляет Ю)/ С° При изменении температуры в диапазоне погрешность постоянной времени дифференцирования составит О,01 %. Это на два порядка лучше показателей известного устройства. Кроме того, в предлагаемом устройстве отсут- ствует прохождение постоянной составляющей входного сигнала на выход устройства, так как; в установившемся режиме выходная частота преобразователя равна выходной частоте делит ля частоты и не зависит от входного сигнала. Таким образом, совокупность сущест венных признаков предлагаемого тех нического решения позволяет повысить точность дифференшфования дифференцирующего устройства, что определяет технико-экономический эффект от его использования.

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