Дифференцирующее устройство Советский патент 1984 года по МПК G06G7/18 

1 Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и предназначено для ползчения производных по времени от медленно изменяюадахся сигналов, искаженных помехами. Известно диффереидирующее устройство, содержащее элемент сравнения, соединенный с его выходом нелинейный элемент типа реле, интегратор, сглаживающий фильтр и бло формирования управляющего сигнала для переключения постоянной временрз сглаживающего фильтра tl З Однако наличие помехи во входном сигнале нарушает режим работы замкн того , и на выходе, несмотря на наличие сглаживающего фильтра, наблюдается значительная флюктуация Наиболее близким по технической сущности является устройство,, сод ер жащее элемент сравнения, выход кото рого через сглаживающий фильтр соед нен с одним из входов интегратора, два других входа которых подключены К источникам постоянного напряжерия, выход интегратора через порого цый элемент соединен с входом D-три fepa и с управляющим входом реверсивного счетчика счетный вход которого связан с генератором импульСов через делитель частоты,, выход реверсивного счетчика через цифроаналоговый преобразователь соединен содним из входов элемента сравнения другой вход которого является входом устройства 23, Недостаток его также состоит в ;значительных погрешностях диффереп1:1ирования при наличии помех. Цель изобретения - повышение точпости дифференцирования при наличии входных помех. Цель достигается тем, что диффс- енцирующее устройство,, содержащее ;)лемент сравнения, первый вход которого является входом устройства, реверсивньп счетчик, выход которого sfepe3 цифро-аналоговый преобразователь соединен с вторъм входом элемента сравнения, и нелинейный элемент, содержит частотомер, элемент ИЛИ и два компаратора, а нелинейный элемент вьшолнен в виде двух вероятностных реле, входы которых соединены с выходом элемента сравнения а выходы через соответствушщ.ий компаратор соединены с входами элемента ИЛИ, с cyMMHp noojfiM и в.1читающИ1-1 входагда реверсивного счетчика, выход 232 элемента ИЛИ соединен с входом частотомера, выход которого является информадионньгм входом устройства, выходь компараторов являются знаковыми выходами устройства. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит элемент сравнения 1э вероятностные реле 2 и 3, компараторы 4 и З, реверсивный счетчик 6,, дифро-аналоговый преобразователь 7, элемент ИШ 8, частотомер 9, Схема и описание работы вероятностных реле, входяищх в состав устройства, даны в СЗЗ. Вероятностное реле определяет апостериорную вероятность нахождения непрерывного сигнала над нулевым фовнем в условиях гауссовых помех. Устройство работает следующим образом. На неиппертирующий вход элемента сравнения 1 подается полезный сигнал, искажекньй аддитивной высокочастотной помехой. С выхода элемента сравнения 1 снимается сигнал, представляющий Собой разность входного сигнала и сигнала обратной связи, являющегося результатом цифро-аналогового преобразования позиционного двоичного кода, полученного в предыдз,тцем циюте работы устройства. Разностный cигнaл(t) поступает на вход вероятностньЕХ реле 2 и 3. которые преобразуют его в сигналы V., - Р, ((t) q, Vg РЗ (E(t) -q, представляющие собой апостериорьгые вероятности того, что сигнал g{t) больше кванта преобразования q или меньше (-q) с.оответственноо С выхбда вероятностного реле 2 сигнал v(t) поступает на компаратор 4; где сравнивается с порогом О,5. Если Р-, (g(t) / 0,5, то компаратор вырабатывает импульс, который подается на вход +1 реверсивного счетчика 6, увеличивая выходной код счетчив:а на единицу. При этом вероятностное репе 2 возвращается в исходное состояние за счет изменения величины разностногосигнала. Если на входе продолжает нарастать; то при превьппении разностным сигналом кванта преобразования q вероятностное реле сработает вторично и

31

Таким образом, вероятностное реле 2 позволяет в условиях помех принять наиболее правильное решение о превышении сигналом (-fc) кванта преобразования q.

Аналогично устройство работает и при уменьшении входного сигнала, ког да на выходе элемента сравнения 1 появляются отрицательные приращения сигнала. При переходе сигнала () через уровень (-с) срабатывают вероятностное реле 3 И .компаратор 5, на вход -1 счетчика 6 подается импульс , уменьшающий выходной код счетчика на единицу.

Поскольку используемое вероятностное реле определяет положение сигнала E(t) по отношению к нулевому уровню, необходимо предварительно сместить этот сигнал на величину кванта преобразования в область отрицательных значений для вероятностного реле и в области положитель ных значений для вероятностного реле

Изменение кода отрабатывается цифро-аналоговым преобразователем 7 и подается на инвертирующий вход эле мента сравнения 1, замыкая цепь обратной связи.

925234

Импульсы с компараторов 4 и 5 поступают также на элемент ИЛИ 8, где они объединяются в одну последовательность, которая подается на - цифровой частотомер 9, с выхода которого снимаются значения частоты переходов разностного сигнала через квантованные уровни q, и (-я,), пропорциональные абсолютной величине JO производной полезного сигнала по времени. Знак производной определяется в зависимости от того, с какого ком-, паратора снимаются импульсы.

Бвиду того, что вероятностные реле являются инерционными линейными элементами, высокочастотная помеха в выходном сигнале подчеркнута не будет.

Эффективность изобретения заключается в том, что предлагаемое усТ ройство по сравнению с известным Г31 позволяет существенно повысить точ-i ность получения производной полезного сигнала за счет подавления высокочастотной помехи вероятностными реле и одновременно получать на выходе значения исследуемого сигна ла в двоичном коде.

ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее элемент сравнения, первый вход которого является входом устройства, реверсивный счетчик, выход которого через цифро-аналоговый преобразователь . соединен с вторым входом элемента сравнения, и нелинейный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности дифференцирования при наличии вход ных помех, устройство содержит частотомер, элемент ИЛИ и два компаратора, а нелинейный элемент вьтолнен в виде двух вероятностных реле, входы которых соединены с выходом элемента сравнения, а выходы через соответствующий компаратор соединены с входами элемента ИЛИ, с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход элемента ИЛИ соединен с входом частотомера, выход которого является информационным выходом устройства, выходы компараторов являются знаковыми выходами устройства.