Устройство для определения средних значений сигналов Советский патент 1989 года по МПК H03H11/04 

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах технической диагностики .

Цель изобретения увеличение точности определения средних значений сигналов.

На фиг,1 представлена принципиальная электрическая схема устройства для определения средних значений сигналов; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Устройство для определения сред- них значений сигналов содержит первый, второй и третий ключи 1-3, первый, второй, третий и четвертый резисторы 4-7, первый и второй конденсаторы 8 и 9, операционный усилитель 10, катушку 11 индуктивности, зарядно-разрядную цепь 12 и блок 13 управления.

Устройство для определения средних значений сигналов работает еле- дующим образом.

В исходном состоянии на входе Синхронизация устройства для определения средних значений сигналов присутствует напряжение нулевого . уровня, а на входе Сброс - напряжение логической единицы. При этом на первом и втором выходах блока 13 управления установлены напряжения соответственно нулевого уровня и уров- ня логической единицы, в результате чего ключ 2 находится в нейтральном положении, при котором его выход не скоммутирован ни с одним из его входов, а ключи 1 и 3 замкнуты, кон- денсатор 8 разряжен, и напряжение на выходе устройства для определения средних значений сигналов отсутствует.

В момент времени t напряжение на входе Сброс изменяется с логической единицы на логический нуль. При этом ключ размыкается.

В момент йремени t, на вход Синхронизация подается управляющий им- пульс (фиг.2в), который поступает на первый вход блока 13 управления и на первый управляющий вход ключа 2. В течение действия управляющего импульса длительностью Т tj- t,, ключ 2 переключается из нейтрального в первое рабочее положение, при котором выход ключа 2 замыкается с его первым входом.

При этом с момента времени t( входной сигнал V, (фиг.2а) поступает через резистор 4 и ключ 2 на вход операционного усилителя 10, выходное напряжение которого изменяется по закону

i,4t

где R - сопротивление первого резистора 4;

С - емкость первого конденсатора 8 .

При этом через катушку 11 индуктивности протекает ток (фиг.2е)

t

я ;с,(кук;) j

где R- и RJ - сопротивления резисторов 6 и 7.

В момент времени t оканчивается управляюв(ий импульс на входе Синхронизация (фиг.2в), и ключ 2 переключается в нейтральное положение. При этом напряжение на выходе операционного усилителя 10 за время усреднения Т V, ---- ( V dt сох- к, L, J о

раняется неизменным.

Ток в катущке 11 индуктивности устанавливается равным величине

т

ч R7c:() J

напряжение на конденсаторе 9 равно напряжению на резисторе 7:

сг u Rv

Через время cTja в момент времени t, tj - хлд лок 13 управления вырабатывает на первом выхдде импульс уровня логической единицы (фиг.2г), который поступает на второй управляющий вход ключа 2. Длительность импульса равна КТ Ц где К - коэффициент пропорциональности. При этом ключ 2.переключается во второе рабочее положение.

На втором выходе блока 13 управлния в момент времени t, импульс напряжения уровня логической единицы

CO , Cf , «L

D

-частота, начальная фа- фаза и декремент затухания колебаний тока контура;

-коэффициент пропор- циональности, определяемый выражением

R

Гс7

-,(

+ R Л) L

к, + 1,

где L - индуктивность катушки 11 индуктивности.

Токи (. и 1, поступая на вход операционного усилителя 10, суммируются , причем напряжение на выходе операционного усилителя 10 изменяется с момента времени tj от V, при t t

по закону t

и, V. - - f (1е+ IK) dt,

-4 J tj

I

апроксимирующему гиперболическую функцию (фиг.2е)

и ,

где bi. - масштабный множитель.

При этом параметры элементов усройства для определения средних

где А

V С-2. arctg (

J,

отличающемуся от среднего значения функции

5

V

ср

с погрешностью, определяемой погрешностью апроксимации.

С момента времени 1ц на выходе 0 устройства для определения средних значений сигналов присутствует напряжение, пропорциональное среднему значению входного сигнала за время усреднения Т.

При необходимости выделить сред- , нее значение сигнала за другое время усреднения или провести новый цикл усреднения сигнала в другом интерва5

пе времени производится сброс напряжения на конденсаторе 8, что реализуется путем подачи на вход Сброс в момент времени tц импульса напряжения уровня логической единицы (фиг.26), который, поступив на управляющий вход ключа 1, замыкает его на время действия импульса. При этом выходное напряжение падает до нулевого уровня,т .е . вводятся начальные нулевые условия для определения среднего значения другого сигнала.

Повышение точности измерения средник значений исследуемых сигналов в предлагаемом устройстве обусловлено отсутствием в нем интегратора времени и делителя, а следовательно, отсутствием погрешности преобразования временного интервала в аналоговую величину и отсутствием погрешности деления аналоговых величин.

Формула изобретения

1. Устройство для определения средних значений сигналов, содержащее операционный усилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, параллельно которому подключен первый ключ, между входом устройства для определения средних значений сигналов и инвертирзло- щим входом операционного усилителя

535906

включены последовательно соединенные первый резистор и второй ключ, а также последовательно соединенные второй резистор и третий, ключ, блок управления, входы и выходы которого соединены с соответствующими входами управления первого, второго и третьего ключей, отличающееся

10 тем, что, с целью увеличения точности, введены третий резистор и заряд- но-разрядная цепь, причем к третьему нормально-разомкнутому выводу второго ключа подключены второй вы15 вод второго резистора и выход заряд- но-разрядной цепи, вход которой подключен к второму выводу третьего

ключа, первый вывод которого через третий резистор соединен с выходом

операционного усилителя и является выходом устройства для определения средних значений сигналов.

2. Устройство по П.1, в котором зарядно-разрядная цепь выполнена в

виде последовательно соединенных второго конденсатора и катушки индуктивности, первые выводы которых соединены с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого

является входом зарядно-разрядной цепи, выходом которой является второй вывод второго конденсатора, а второй вывод катутаки индуктивности соединен с общей шиной.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - увеличение точности определения средних значений сигналов. Устр-во CuHxpoMuaatfun) e Вход содержит ключи 1,2 и 3, резисторы 5,4 и 6, конденсатор 8, операционный усилитель 10, зарядно-разрядную цепь (ЗРЦ) 12 и блок управления 13. Повышение точности измерения средних значений исследуемых сигналов в данном устр-ве обусловлено отсутствием в нем интегратора времени и делителя, а следовательно отсутствием погрешности преобразования временного интервала в аналоговую величину и отсутствием погрешности деления аналоговых величин. Устр-во отличается введением резистора 6 и ЗРЦ 12, состоящей из резистора 7, конденсатора 9 и катушки 11 индуктивности. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. с & (Л

ВНШШН Заказ 7301/55

Произв.-полнгр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 879

Подписное