ИМПУЛЬСНЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАТОР МЕДЛЕННО МЕНЯЮЩЕГОСЯ СИГНАЛА Советский патент 1971 года по МПК G06G7/18 

Устройство относится к области вычислительной техники.

Известны импульсные дифференциаторы медленно меняющегося сигнала, содержащие регистр на магнитных аналоговых усредняющих элементах, входы которых соединены с выходами тактирующего устройства, а выходы через сумматор подключены к выходным резонансному или низкочастотному фильтрам.

Предложенное устройство отличается тем, что содержит модулятор с двухфазным выходом на генераторе несущей, подключенный через переключатель рода работ ко вторым входам усредняющих элементов регистра памяти и присоединенный через регулируемую линию задержки ко входу тактирующего устройства.

Это позволило расщирить функциональные возможности устройства.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Импульсный дифференциатор содержит модулятор с двухфазным выходом 1, включающий в себя генератор несущей (на чертеже не показан), первый переключатель рода работ 2, регистр памяти 5 на магнитных аналоговых усредняющих элементах : сумматор 5, фильтр нижних частот 6, резонансный фильтр

/, ЛИНИЮ задержки S, тактирующее устройство Р и второй переключатель рода работ /0.

В основе устройства лежит принцип запоминания последовательных значений сигнала и получение производной в виде разностей. Разность двух усредненных значений сигнала получается на одном элементе при использовании предварительной модуляции входного сигнала. Входной сигнал x(t), промодулироваптльш в модуляторе / сигналом

/(/)f ЛАС08(,),

Преобразуется к следующему виду:

оо вх JC(t)A, COS (kw,t + ср,).

Выходной сигнал усредняющего элемента пропорционален интегралу входного сигнала за рабочий такт. Приняв длительность рабочего такта равной периоду несущей, имеем выходной сигнал, пропорциональный интегралу:

(п+1)Го(I + IIT,00

f U,(t)dt j WS 4С08(Й.И),) пГопГоft l

+ pft

sin

ностей всех последовательных производных. Веса старших членов быстро убывают и в разложении можно ограничиться несколькими первыми членами. Для симметричных модулирующих сигналов cpft постоянно для всех k и тогда имеется возможность менять веса первой и второй производной путем регулируемого сдвига рабочего такта относительно фазы несущей.

Для работы без пропуска информации схема дифференциатора должна содержать по крайней мере два усредняющих элемента 4, которые работают последовательно со сдвигом рабочих тактов на период несущей. В зависимости от положения переключателя рода работ 2 выход дифференциатора может быть как на постоянном токе, так и на несущей. В первом случае модулированный сигнал подается на усредняющие элементы 4 без сдвига фазы, и постоянная составляющая последовательности импульсов на выходе сумматора 5, пропорциональная производной огибающей, выделяется фильтром нижних частот 6. Выход дифференциатора на несущей обеспечивается подключением усредняющих элементов 4 к двухфазному выходу модулятора и настройкой выходного резонансного фильтра 7 в резонанс с несущей.

Для расщирения частотного диапазона дифференциатора можно увеличить число усредняющих элементов, которые работают последовательно со сдвигом рабочих тактов уже на половину периода несущей. Подключая входы всех усредняющих элементов 4 к одной фазе модулятора, получаем выход модулятора на частоте несущей (после резонансного фильтра 7). Подавая модулированный сигнал на нечетные элементы 4 со сдвигом на 180° относительно четных и подключая выходной фильтр нижних частот 6, получаем выход дифференциатора на постоянном токе.

Регулируемая линия задержки 8 тактирующих импульсов относительно несущей позволяет менять частотную характеристику дифференциатора и расщирить частотный диапазон введением составляющих второй разности.

Рассмотренный способ дифференцирования низкочастотных сигналов имеет следующие особенности. Применение магнитных усредняющих элементов 4 позволяет дифференцировать инфранизкочастотные сигналы, что отличает магнитные усреднители от любых других, а также получить большую помехозащищенность по сравнению с дифференциаторами без усреднения.

Так как принципиальным условием работы дифференциатора является модуляция входного сигнала, то появляется целый ряд дополнительных преимуществ.

В системах постоянного тока при слабых входных сигналах можно отказаться от применения входного усилителя постоянного тор;а, заменив его более простым и стабильным усилителем модулированного сигнала. Кроме того, дифференциатор может применяться непосредственно в системах переменного тока и его характеристики мало зависят от колебания частоты несущей. При необходимости усиления выходного

сигнала можно применять достаточно простые импульсные усилители, включая их до выходных фильтров.

Получение конечной разности на одном элементе дает возможность сократить общее число элементов, увеличить точность дифференцирования за счет отсутствия разброса для парноработающих элементов и, кроме того, позволяет значительно расширить динамический диапазон и увеличить коэффициент передачи устройства за счет более рационального

использования усредняющих элементов 4 для

запоминания непосредственно разности, а не

усредненных значений исходного сигнала.

К преимуществам устройства можно также

отнести возможность простой и плавной регулировки частотных характеристик дифференциатора с получением на выходе сигнала с различными весами первой и второй производной вплоть до полного подавления любой

из них.

Предмет изобретения

Импульсный дифференциатор медленно меняющегося сигнала, содержащий регистр памяти на магнитных аналоговых усредняющих элементах, входы которого соединены с выходами тактирующего устройства, а выходы через сумматор подключены к выходному резонансному или низкочастотному фильтру, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он содержит модулятор с двухфазным выходом на генераторе несуи ей и переключатель рода работ,

переключающий контакт которого подключен ко вторым входам четных магнитных аналоговых элементов регистра памяти, а два других контакта присоединены к выходам модулятора, причем генератор несущей модулятора

подключен через линию задержки ко входу тактирующего устройства.