Дифференциатор напряжений Советский патент 1978 года по МПК G06G7/18 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для дискретного дифференцирования аналоговых сигналов в устройствах автоматики.

Известны дифференциаторы, работа которых основана на взятии приращений напряжений на определенном интервале времени.

В дифференциаторе 1 при вычислении приращения используются диоднокоМденсаторные запоминающие ячейки, управляемые от ключей. Однако приращения могут быть получены лишь на участках быстрого измерения напряжений, что ограничивает рабочий диапазон.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является дифференциатор напряжений 2 , содержащий операционные усилители, соединенные неинвертирующими входами с входом дифференциатора. Выходы первого и второго операиионных усилителей через соответствующие разделительные диоды, включенные встречно-пдраллельно, подключены к одной из обкладок первого запоминающего конденсатора. Другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала. Выходы третьего и четвертого операционных усилителей

2

через соответствующие разделительнь-ю диоды, включенные встречно-параллельно, подключены к одной из обкладок второго запоминающего конденсатора, другая обкладка которого соединена с ишной нулевого потенциала. Выход генератора прямоугольных импульсов связан с единичным входом триггера.

Недостатком устройства является ОГ

раниченный динамический диапазон.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона дифференциатора.

Цель достигается тем, что предложенный дифференциатор содержит последовательно включенные первый элемент задержки и инвертор, выход которого связан с инвертирующими,входами первого и второго операиионных усилителей ,

а вход первого элемента задержки подь:лючен к выходу генератора прямоугольных импульсов и второй элемент задержки, подключенный к прямому выходу триггера. Первый запоминаю лий конденсатор

подключен к инвертирующим входам третьего и четвертого операционных усилителей. Инверсный выход .{Триггера подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя и неинвер- .

тирующему входу четвертого операцион- його усилителя. Выход второго элемента задержки связан с нулевым входом триппера. Функциональная схема дифференциатора представлена на чертеже. Он содержит опергщионные усилители 1-4, запоминающие конденсато1ш генератор 7 прямоугольных импульсов, триггер 8, элементы задержки 9,10, ин вертор 11 и разделительные диоды 1215. Устройство работает | следунодим обра зом.- .;.;. . .- дифференцируемое напряжение U пос тупает на инвертирующие входы усилите ля. Триггер 8 находится в .состоянии, когда напряжение имеется на его прямом выходе. Это напряжение приложено ко входам смещения усилителей 3 и 4, в результату напряжение на конденсаторе 6 подцёрживается постоянным и равным значению, накопленному в предыдущем такте генератора 7. Во время очередной паузы гёнератора 7,которая начинается в момент t/ на выходе инвертора 11 появляется пряжение,эапнргиощеё диоды 12 и 13. В результате на конденсаторе 5 напряжение и Ct,) запоминается и поддерживает ся в течение всей паузы генератора.На выходах усилителей 3 и 4 выделяется в sfi) приращение входного напряжения U3 U-UCtt)(без учёта смещеннрГО напряжения эТИх усилителей). Появление импульса генератора 7 (в Момент tj ) привода«т к срабатыванию триггера 8, который снимает натфяжение смещения со входов усилителей 3 и 4. При этом через один из открывшихся диодов (14 или 15) быстро заряжа етсЯ конденсатор б до значении U С задержкой времени Г триггер возвра щается в исходное состояние ( в момен tj } и запирает диоды 14 и 15. При этом на конденсат( б запоминается напряжение U(,,,(t3)-Utti) , равное пРИ ращению напряжения на интервале Ллительность лЬ (« длительностьпаузы генератора 7). В момент времени Ц срабатывает ин вертор 11 и снимает напряжение смещения со входов усилителей 1 и 2,что пр водит к уменьшению до нуля напряжений на выходах 3 и 4 усилителей (без учета смещающего напряжения этих усилителей). Аналогичная операция повторяется в каждом такте генератора 7, причем каждый раз на выходе появляется напряжение, равное приращению дСГ диф ференцируемого напрязкенид на единичном интервале- ,oi . Аналогично работает дифференциатор при уменьшении входного напряжения U, а также при его отрицательных значениях. Для обеспечения работоспособности устройства при любых изменениях напряжения диодно-емкбстные ячейки снабжены входными цепями заряда и разряда. Формула изобретения Дифференциатор напряжений,содержащий операционные усилители, соединенные неинвертирую1ф1ми входами с входом дифференциатора, выходы первого и второго операционных усилителей через соответствукщие разделительные диоды, включенные встречно-параллельно, подключены к одной из обкладок первого запоминающего конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала,выходы третьего и чет- , вертого операционных усилителей через соответствующие разделительные диоды, вк}1юченные встречно-параллельно, подключены к-рдной из рбклйдок второго запоминающе о кондейоа ора,;другая обкладка к6 оррго со 5динена с Шйной нулевого потенциала,и генератрр прямоугольных иМпульерв :$йход;кртор6:Гб связан с единичным/вхРДРм; триггера, о т л и ч а ю Щи й-р я . ем, чт1э, сцелью расширения, динамического диапазона, дифференциатор: родержит последовательно включенные первый элемент задержки и инвертор,ВыхрД которого связан с инвертирУю1дами входами первого и второго операционных усилителей, а вход первого элемента задержки подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, и второй элемент задержки, подключенный к прямому входу триггера; причем первый запоминающий конденсатор подключен к инвертирующим входам третьего и четвертого операционных усилителей; инверсный выход триггера подключен к инвертирующему входу третьегр операционного усилителя и неинвертирующему ВХОДУ четвертого операционного усилителя; выход второго элемента Зсшержки связан с нулевым входом триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР , 449345, кл. G- 06 G 7/18, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 524189, кл. & Об G. 7/12, 1975.