I ВСГГСО'ЭЗНЛЯ I ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЫЙ ИНТЕГРАТОР]|]ДТГ[{Т! Л :'Тк;^;Г v-^:^ Советский патент 1973 года по МПК G06G7/186 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано как в электронных вычислительных машинах, так и в различных устройствах автоматики для осуществления операции долговременного интегрирования входной информации, представленной в виде непериодической, знакопеременной функции.

Известен дискретно-аналоговый интегратор, построенный на базе интегрирующего усилителя с переключающимися конденсаторами в цепи обратной связи. Однако, с его помощью возможно осуществление интегрирования только положительного входного сигнала; невозможно выполнение долговременного интегрирования отрицательной и непериодической, знакопеременной функции, что сужает область его применения, кроме того, ему свойственна низкая точность интегрирования.

С целью расщирения области применения, повыщения точности интегрирования только положительного или только отрицательного и непериодического, знакопеременного сигнала, предлагается дискретно-аналоговый интегратор, собранный на элементах дискретной и аналоговой вычислительной техники.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что интегрирование непериодической знакопеременной функции производится алгебраическим суммированием сигналов одновременно двух видов - дискретного и аналогового. В результате существенно повыщается точность интегрирования и уменьщаются габариты запоминающего блока.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Она состоит из интегрирующего усилителя / с двумя накопительными конденсаторами С и демпферирующим конденсатором Со, включенными в цепь обратной связи, а также электронными ключами 2, с помощью которых производится переключение и разряд конденсаторов С. С помощью конденсатора Со производится сглаживание всплеска напряжения на выходе интегрирующего усилителя во время переключения конденсаторов С.

Выход интегрирующего усилителя / через развязывающие диоды 3 подключен ко входу инвертора 4 и порогового устройства 5, а выход инвертора 4 через другие развязывающие диоды 6 подключен ко входу порогового устройства 5 и ко входу блока управления вентилями 7 логического устройства 8. К вентилям 9 и 9 логического устройства 8 подсоединен выход порогового устройства 5, также подключенный к счетному входу статического триггера 10 блока переключения //.

С помощью перекидных контактов 12 электромагнитного реле релейного блока 13 выходы блока 7 связываются с управляющими входами вентилей 9 и 9, выходные цепи которых через другие перекидные контакты 14 того же релейного блока 13, связаны со входными цепями реверсивных двоичных счетчиков 15 и 15 (счетчики сохраняют информацию при аварийном выключении питающего напряжения), реверсивного запоминающего преобразователя дискретного сигнала в аналоговое напряжение 16. Выходные цепи статического триггера 10 через согласующие блоки 17 подключены к управляющим входам электронных ключей 2 интегрирующего усилителя /, а выходные цепи цифро-аналоговых преобразователей 18 и 18 блоков 16 подсоединены ко входу сумматора 19, который дополнительно снабжен запоминающим конденсатором 20.

Ко входу сумматора 19 также подсоединен выход интегрирующего усилителя 1.

Работа дискретно-аналогового интегратора происходит следующим образом.

Напряжение на входе интегрируется с помощью интегрирующего усилителя / до пороговой величины, определяемой пороговым устройством 5. Поскольку входной сигнал представляет непериодическую, знакопеременную функцию времени, то на выходе интегрирующего усилителя может образоваться напряжение обеих полярностей, т. е. как плюс, так и минус. Пороговое устройство чувствительно только к.,.одному знаку входного напряжения (минусу),поэтому положительный сигнал с помощью инвертора 4 меняет знак и через развязывающие диоды 6 поступает на тот же вход порогового устройства 5 и на вход блока / управления вентилями 9 и 9.

Когда выходное напряжение интегрирующего усилителя 1 достигает пороговой величины, на выходе порогового устройства 5 появляется импульс, который с одной стороны воздействует на счетный вход статического триггера 10 и меняет его состояние на противоположное, в результате чего производится переключение «работающего конденсатора С на разряженный и цикл интегрирования повторяется с нулевым начальным условием.

В исходном состоянии перекидные контакты 12 и 14 релейного блока 13 удерживаются в состоянии а, которому соответствует «нулевое состояние обеих или одного реверсивных двоичных счетчиков 15.

В случае отрицательной полярности выходного напряжения интегрирующего усилителя 1, что соответствует положительной полярности входного напряжения, на выходе инвертора 4, напряжение отсутствует; соответственно оно отсутствует и на входе блока 7. Следовательно, на вход порогового устройства 5 отрицательное выходное напряжение интегрирующего усилителя 1 поступает непосредственно через развязывающий диод 3.

При отсутствии отрицательного напряжения на входе блока 7 (следовательно на его вход действует «нулевое входное напряжение), на его выходе удерживаются два управляющих напряжения, (полярностью указанной в скобках на фиг. 1). Под действием этих напряжений вентиль 9 находится в отпертом состоянии, а 5 - в запертом (поскольку полупроводниковые вентили в данной схеме отпираются отрицательным управляющим напряжением, а положительным - запираются).

Следовательно, импульс образованный на выходе порогового устройства 5 пройдет через вентиль 9, контакт 14 по шине сложения

«ШС и запишется в реверсивном двоичном счетчике 15 реверсивного цифро-аналогового преобразователя 18 импульсы преобразуются в аналоговое напряжение отрицательной полярности.

Если на выходе интегрирующего усилителя / полярность нарастающего напряжения положительная, то на выходе блока 4 превращается - в отрицательное и воздействует как на вход порогового устройства 5, так и

на блок управления вентилями 7. При подаче отрицательного напряжения на вход блока 7 на его выходах управляющие напряжения меняют полярность на противоположную. Следовательно, отопрется вентиль 9 и запрется

9. В этом случае импульсы с выхода порогового устройства 5 пройдет через вентиль 9 другой контакт 14 по шине сложения «ШС реверсивного двоичного счетчика 15 и запишутся в нем. С помощью цифро-аналогового

преобразователя 18 импульсы преобразуются в форму аналогового напряжения положительной полярности и подаются на вход сумматора 19. Допустим в течение определенного периода

на вход интегрирующего усилителя 1 действует напряжение положительной полярности, тогда импульсы, образованные на выходе порогового устройства 5 суммируются (накапливаются) в реверсивном двоичном счетчике 15.

С выхода блока 18 импульсы, преобразованные в аналоговое напряжение отрицательной полярности, поступают па другой вход сумматора 19. На третий вход сумматора 19 с

выхода интегрирующего усилителя 1 поступает переменная часть напряжения, которая складывается с напряжениями блоков 16.

Интегральное значение некоторой, непериодической, знакопеременной функции напряжения, выражается алгебраической суммой с отдельных противополярных площадей, преобразованных в пропорциональное количество импульсов, складывание которых в дискретной

форме осуществляется с помощью применения двух реверсивных, двоичных счетчиков 15 и 15, а аиалоговая форма суммирования, осуществленная сумматором 19, позволяющим получить высокую точность результата долговременного интегрирования.

Кроме того, включением в цепь обратной связи выходного суммирующего усилителя 19, конденсатора 20 осуществляется достаточная инерционность сумматора, что необходимо для

устранения скачков и разрывности процесса