Устройство для определения приращений аналогового сигнала Советский патент 1987 года по МПК G06G7/186 

112

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в различных устройствах аналогового назначения.

Цель изобретения - повышение ус- тойчивости устройства.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит первую 1 и 2, вторую 3 и 4, третью 5 и 6, четвертую 7 и 8, пятую 9 и 10, шестую 11 и 12, седьмую 13 и 14 и восьмую 15 и i 6 пары последовательно включенных ключей, мостовой ключ на ключах 17 - 20, пять накопительных конденсаторов 21 - 25, операционный усилитель 26 и блок 27 управления, подключенный к выходу генератора 28 импульсов.

Блок 27 управления содержит триггера 29 и 30 и элементы И 31 и 32, соединенные между собой и с управ- ляющими входами ключей 1-20 по приведенной схеме.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы от генератора 28 тактовых импульсов поступают на первые входы первого 29 и.второго 30 триггеров, которые представляют собой тактируемые передним фронтом триггера. Пусть исходное состояние обоих триггеров 29 и 30 соответствует состоянию логического нуля. Тогда на инверсном выходе первого триггера существуе логическая единица, которая посту пает на второй (управляющий) вход первого триггера 29. С приходом первого тактового импульса в момент времени первый триггер 29 (по переднему фронту первого тактового импульса) переходит в новое устойчивое состояние и на его первом (прямом) выходе появляется логическая единица. В это время триггер 30 остается в состоянии логического нуля. В этот момент времени () на выходе первого элемента И 31 появляется управляющий импульс, равный по длительности тактовому импульсу с выхода генератора 2В импульсов. В это же время на дервом (прямом) выходе первого триггера 29 существует импульс по длительности равный периоду следования импульсов с генератора 28 импульсов .

Таким образом, в момент времени управляющие импульсы включают ключи 2, 5, 9, 12, 14, 15,,4 и 7, а

.

fO

t5

20

25

8872

5

30

35

40

45

50

55

2 2

управляющие импульсы с шлходп триггера 29 - ключи 17 и 20. При этом происходит заряд через ключи 5, 7 н 9, 12 запоминающих конденсаторов 22 и 23 до входного напряжения, существующего на входе 33 в момент времени t О, т.е.

Q.,(0) С,и,(0);р„(0), (О), где и - напряжение; С - емкость; Q - заряд.

В это время запоминающий конденсатор 21 не заряжается, так как ключи 1 и 3 закрыты.

В результате того, что ключи 17 и 20 в это время также открыты, то существует следующее зарядное уравнение:

С„и, (0) C,sU, (О).

В следующий момент времени t 1 по второму тактовому импульсу с выхода генератора 28 импульсов триггер 29 переходит в состояние логического нуля, а триггер 30 - в состояние логической единицы, поэтому на выходе второго элемента И 32 появляется управляющий импульс. Управляющий импульс существует в это время и на выходе триггера 30. По управляющему импульсу с выхода элемента И 32 включаются ключи 1, 6, 10, 11, 13, 16, Зи8, а по управляющему импульсу с триггера 30 - ключи 18 и 19. Остальные ключи при этом закрыты. При этом происходит заряд накопительного (запоминающего) конденсатора 21 через ключи 1 и 3, а также заряд накопительного конденсатора 24 через ключи 13 и 16 до входного напряжения и, (1), суще,ствующего в момент времени t I на входе 33 устройства. Это напряжение существует на запоминающих конденсаторах 21 и 24 до следующего тактового импульса с выхода генератора 28 импульсов.

Заряд, существующий к моменту t 1 На конденсаторе 23, в момент t 1 разряжается через ключи 10 и 11 на шину нулевого потенциала. В это время конденсатор 22, заряженный в момент времени t О до напряжения и, (О), разряжается через ключи 6 и 8 на инвертирующий вход операционного усилителя 26. Причем, когда запоминающий конденсатор 22 разряжается, его обкладки так ориентированы (относительно момента времени, когда запоминающий конденсатор 22 заряжа3

ется), что меняется их полярность н противоположную относительно полярности входного сигнала. Конденсатор 24, заряжаясь до входного напряжения и, (1), передает свой заряд на инвертирующий вход операционного услителя 26 без изменения полярности ,входного сигнала-и без задержки, В это же время происходит перезаряд конденсатора 25 от напряжения U (О) существующего в момент времени t до напряжения U, (1), существующего момент времени t 1 за счет того, что коммутация ключей 17 и 20, а затем ключей 18 и 19 приводит кажды раз к подключению обкладок конденсатора 25, заряженных в каждый предыдущий момент таким образом, что они всегда ориентированы противоположно полярностью относительно напряжения до которого этот конденсатор должен зарядиться в текущий момент времени В соответствии с изложенным для момента времени t 1 зарядное уравнение имеет вид

, (1)-С„и, (0)(1)1

+с„и, (0).

Для момента времени t 2 включаются ключи, которые включались в момент времени t 0. Происходит заряд и запоминание конденсатора 22 до напряжения U(2), разряд конденсатора 24 на шину нулевого потенциала через ключи 14 и 15 и происходит разряд конденсатора 21 (с изменением полярности, как и для конденсатора 22), а также прямая передача заряда конденсатором 23 через ключи 9 и 12 на инвертирующий вход операционного усилителя 26 и перезаряд конденсатора 25 через ключи 17 и 20 Таким образом, для момента времени t 2 соответствует следующее зарядное уравнение:

С,,и, (2)-С„и,(1) С„и(2)-ь

+ с„ и,, (1).

Далее процесс повторяется. Если

предположить, что

91

Спа- С„л-

22

Ji

то для п-го момента времени приращение напряжения определяется как

С,и, (n)-CiU, (n-l)C«U,j (n) +

+C,U,(n-1).

Тогда выходное напряжение на выходе 34 определяется

и (n),(n)- X

-5 -55

xU,(n-l)-U,(n-l).

Из полученного выражения видно, что выходное напряжение, существующе в каждый i-й момент времени на выходе 34, определяет приращение входного напряжения. Причем третье слагаемое и(п-1), входящее в это выражение, исключает накопление заряда на конденсаторе 25, что повышает точность определения приращения входного напряжения.

Формула изобретения

ШJ5

20

25

30

35

40

45

0

5

Устройство для определения приращений аналогового сигнала, щее мостовой ключ, в одну диагональ которого включен первый накопительный конденсатор, а другая диагональ включена между выходом устройства и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход является выходом устройства, первый и второй триггеры и первый и второй элементы И, одни входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов, а другие подсоединены к первым выходам соответственно первого и второго триггеров, к которым попарно подключены управляющие входы ключей противоположных плеч мостового ключа, второй, третий, четвертый и пятый накопительные конденсаторы, первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую,седьмую и восьмую пары последовательно соединенных ключей, первые входы обоих триггеров объединены и соединены с выходом генератора импульсов, первый выход первого триггера подключен к второму входу второго триггера, а второй выход первого триггера соединен с его вторым входом, второй, третий, четвертый и пятый накопительные конденсаторы включены между общими выводами ключей соответственно первой и второй, третьей и четвертой, пятой и шестой, седьмой и восьмой пар, свободные информационные выводы первых ключей второй и четвертой пар и вторых ключей первой и третьей пар соединены с шиной нулевого потенциала, а свободные информационные выводы вторых

ключей второй, четвертой, шестой и восьмой пар подключены к инвертирующему входу операциокного усилителя, свободный информационный вывод первого ключа седьмой пары соединен с входом устройства, управляющие входы первого и второго ключей шестой пары подсоединены соответственно к выводам второго и первого элементов И, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости, в нем свободные информационные выводы первых ключей первой, третьей и пятой пар подключены к входу устройст

ва, свободные информационные выводы первых ключей шестой и восьмой пар и вторых ключей пятой и седьмой пар соединены с шиной нулевого потенциала, управляющие входы первых ключей первой, второй, шестой и седьмой пар и вторых ключей третьей, четвертой, пятой и восьмой пар подключены к выходу второго элемента И, а управляющие входы первых ключей третьей, четвертой, пятой и восьмой пар и вторых ключей первой, второй, шестой и седьмой пар - к выходу первого элемента И.

Изобретение относится к вычнс- литепьной технике и может найти применение в различных устройствах аналогового назначения. Целью изобретения является повышение устойчивости устройства. Оно содержит восемь пар последовательно включенных ключей, мостовой ключ, пять накопительных конденсаторов, операционный тель, генератор импульсов, а Tafciice два триггера и два элемента И, выполняющие функции блока управления. Достижение поставленной цели обеспечено за счет новых связей между со- ставныуш элементами устройства. 1 ил сл ю 00 00 tc ю

Редактор Н.Бобкова Заказ 7811/49

Техред М.Ходанич

Корректор

Тираж 694Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор Л.Пштипенко