Дифференцирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК G06G7/18 

. ю

00

ю

кэ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, может быть использовано в системах контроля и автоматического регулирования и является усовершенствованием известного устройства по авт.св № 1539799.

Известное устройство содержит сумматор, интегратор, блок запоминания, генератор тактовых импульсов, два элемента И. два электронных ключа, два компаратора, одновибратор, двухполярный источник компенсирующего напряжения, двухполярный источник напряжения смещения, входную и выходную шины. В нем первый (неинвертй- рующий) вход сумматора соединен с входной шиной, второй (инвертирующий) вход - с выходом интегратора, а выход - с информационным входом блока запоминания и первыми входами компараторов, вторые входы первого и второго компараторов соединены соответственно с первым и вторым выходами источников напряжения смещения, а выходы - с первыми входами 5бответ- ственно первого и второго элементов И, вторые входы которых с оеди°нены i выходом одновибратора, а выходы - с управляющими входами соответственно первого и второго электронных ключей, информационные входы первого и второго электронных ключей соответственно соединены с первым и вторым выходами источника компенсирующего напряжения, а выходы - с входом интегратора, управляющий вход блока запоминания соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом одновибратора; а выход-с выходной шиной.

Недостатком этого устройства является относительно низкая точность, обусловленная нечувствительностью устройства к сигналам на выходе сумматора, не превышающим амплитуды напряжения смещения

Целью изобретения является повышение точности дифференцирования

В устройство введены третий элемент И, третий электронный ключ, элементмасш- тзбирования, элемент ИЛИ и элемент НЕ, первый вход третьего элемента И соединен с выходом элемента НЕ, второй - с выходом одновибратора. а выход - с упрэвляющим входом третьего электронного ключа, информационный вход которого через элемент масштабирования соединен с выходом сумматора, а выход - непосредственно с входом интегратора первый и второй входы элемента ИЛИ соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов, а выход - с входом элемента НЕ.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройстваk

Устройство содержит сумматор 1, интегратор 2, элемент 3 масштабирования, блок 4 запоминания, компараторы 5 и 6, генератор 7 тактовых импульсов, одновибратор 8,

источник 9 компенсирующего напряжения, источник 10 напряжения смещения, ключи (электронные) 11-13. элементы И 14 - 16, элемент НЕ 17, элемент ИЛИ 18, входную 19 и выходную 20 шины.

Первый (неинвертирующий) вход сумматора 1 соединен с шиной 19, второй (инвертирующий) вход - с выходом интегратора 2, а выход - непосредственно с информационным входом блока 4 и с первыми

входами компараторов 5 и б, а через элемент 3-е информационным входом ключа 13. Вторые входы компараторов 5 и 6 соединены соответственно с первым и вторым выходами источника 10, а выходы - с входами элемента 18 и первыми входами элементов 15 и 14 соответственно, вторые входы которых соединены с выходом одновибратора 8 и вторым входом элемента 16, а выходы-с управляющими входами ключей 11

и 12 соответственно

Выход генератора 7 соединен с входом одновибратора 8 и управляющим входом блока 4 выход которого соединен с шиной

20, Первый вход элемента 16 соединен с выходом элемента 17. подключенного своим входом к выходу элемента 18, а выход - с управляющим входом ключа 13, выход которого соединен с входом интегратора 2 и

выходами ключей 11 и 12, соединенных своими информационными входами соответственно с первым и вторым выходами источника 9.

Дифференцирующее устройство работает следующим образом.

Сумматор 1 формирует разность между текущим значением входного сигнала и значением сигнала, предшествующим текущему, на фиксированный промежуток

времени Т Текущее значение сигнала поступает на первый (неинвертирующий) вход сумматора 1 с шины 19, а предшествующее - на второй (инвертирующий) вход с выхода интегратора 2. Указанная разность,

пропорциональная производной входного сигнала, поступает непосредственно на информационный вход блока 4 и первые входы компаратора 5 и 6, а через элемент 3 - на информационный вход ключа 13.

Генератор 7 формирует тактовые импульсы с периодом следования Т, которые поступают на вход одновибратора 8 и управляющий вход блока 4. Под действием импульсов генератора 7 блок 4 запоминает значение сигнала на своем информациейном входе и результат запоминания поступает с выхода б/гока 4 на шину 20.

На второй вход компаратора 5 поступает напряжение смещения Vc положительной полярности с первого выхода источника 10, а на второй вход компаратора 6 - напряжение смещения - V отрицательной полярности с второго выхода источника 10. На выходе компаратора 5 формируется сигнал, уровень которого соответствует логической 1, если уровень сигнала с выхода сумматора 1 превышает V. Если же уровень сигнала с выхода сумматора 1 не превышает Vc, то уровень сигнала на выходе компаратора 5 соответствует логическому О. Сигнал с выхода компаратора 5 поступает на первые входы элементов 15 и 18.

На выходе компаратора 6 формируется сигнал, соответствующий логической 1, если уровень сигнала с выхода сумматора 1 меньше Vc. Если же уровень сигнала с выхода сумматора 1 не меньше - Vc, то уровень сигнала на выходе компаратора 6 соответствует логическому О Сигнал с выхода компаратора 6 поступает на первый вход элемента 14 и второй вход элемента 18.

В тактовые моменты времени под действием импульсов генератора 7 одновибра- тор 8 формирует импульсы с уровнем, соответствующим логической 1, которые поступают на вторые входы элементов 14 - 16.

Если сигнал с выхода сумматора 1 превышает по модулю уровень VK, то сигнал, уровень которого соответствует логической 1, с выхода компаратора 5 (или 6) через элемент 15 (или 14), во время действия импульсов одновибратора 8 через элемент 15 (или 14), поступает на управляющий вход ключа 11 (или 12), в результате чего компенсирующее напряжение уровня Е положительной (или отрицательной) полярности с первого (или второго) выхода источника 9 через ключ 11 (или 12) поступает на вход интегратора 2. За время действия импульса одновибратора 8 напряжение на выходе интегратора увеличивается (или уменьшается), уменьшая рассогласования сигналов на входе сумматора 1 до уровня Vc.

Уровень Е компенсирующего напряжения источника 9 выбирается настолько большим, чтобы за время действия импульса одновибратора 8 интегратор 2 успел отработать любое накапливаемое за интервал времени Т рассогласование. Уровень Vc напряжения смещения выбирается настолько малым, чтобы процесс отработки рассогласования был устойчив. Элемент 3 совместно с ключом 13 и элементами 16-18

обеспечивают дополнительную отработку рассогласования между сигналами на первом и втором входах сумматора 2 до нулевого уровня.

Сигнал, управляющий замыканием ключа 13, а следовательно, и подключением элемента 3 к входу интегратора 2, формируется на выходе элемента 16. Включение элемента 17 между выходом элемента 18 и первым

входом элемента 16 обеспечивает предотвращение появления на выходе элемента 16 сигнала, уровень которого соответствует логической 1й при наличии таких сигналов на выходах компараторов 5 или 6, а подключение второго входа элемента 16 к выходу одновибратора 8 обеспечивает замыкание ключа 13 лишь на время действия импульса одновибратор 8 и размыкания контура бтра- ботки рассогласования на оставшуюся часть

периода Т,

Коэффициент Кз передачи элемента 3 выбирается из условия

25

3

Это обеспечивает с одной стороны устойчивую, а с другой стороны - достаточно быструю отработку рассогласования.

В известном устройстве элемент 3, ключ 13 и элементы 16-18 отсутствуют, поэтому отработка рассогласования там осуществляется только до уровня Vc, в предлагаемом обеспечивается более точная, практически

до нулевого уровня, отработка рассогласования. Следовательно, точность запоминания уровня сигнала на предшествующем такте в предлагаемом устройстве выше, а значит, выше и точность дифференцирования.

Формула изобретения Дифференцирующее устройство по авт. св. № 1539799, отличающееся тем, что,

с целью повышения точности дифференцирования, в него введены третий элемент И, третий ключ, элемент масштабирования, элемент ИЛИ и элемент НЕ, первый вход третьего элемента И соединен с выходом

элемента НЕ, второй - с выходом одновибратора, а выход - с управляющим входом третьего ключа, информационный вход которого соединен через элемент масштабирования с выходом сумматора, а выход - с

входом интегратора, первый и второй входы элемента ИЛИ соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов, а выход - с входом элемента НЕ.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть ис, 2 пользовано в системах контроля и автоматического, регулирования. Цель изобретения - повышение точности дифференцирования. Дифференцирующее устройство содержит сумматор 1, интегратор 2, элемент 3 масштабирования, блок 4 запоминания, компаратор 5 и 6, генератор 7 тактовых импульсов, одновибратор 8, источник 9 компенсирующего напряжения, источник 10 напряжения смещения, электронные ключи 11 - 13, элементы И 14 - 16, элемент НЕ 17, элемент ИЛИ 18, входную 19 и выходную 20 шины. 1 ил.