Аналоговый интегрирующий вычислитель Советский патент 1978 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к области вычислительной техники и систем автоматики и может быть использовано в преобразователях интегральных значений сигналов и в спектроанализаторах.

Известно устройство, содержащее блок умножения и подключенный к его первому входу генератор вспомогателного сигнала l . С целью борьбы с сосредоточенными по спектру помехами вспомогательный сигнал имеет форму косинуса на пьедестале.

Недостатком этого устройства является то, что реализация весовой функции типа окно связана с необходимостью использования дополнительного блока умножения и генератора вспомогательного сигнала Кроме того, при единичном значении опорного сигнала нет необходимости в использовании первого блока умножения. При этом корреляционный филь вырождается в фильтр нижних частот с сохранением частотно-избирательны свойств.

Наиболее близким к данному изобретению является вычислитель,содержащий последовательно соединенные сигнальные интегрируквдие усилители,

подключенные через первый ключ к первому входу выходного интегрирующего усилителя, второй вход которого через первый масштабный блок и второй

ключ соединен со входом вычислителя, подключенным через второй масштабный блок к первому входу первого сигнального интегрирующего усилителя 2 Недостатком такого вычислителя

является невысокая точность работы в условиях действия сосредоточенных по спектру низкочастотных помех.

Целью изобретения является повышение точности работы при действии

сосредоточенных по спектру низкочасTOTHfcJX помех.

Это достигается тем, что предлагаемый аналоговый интегрирующий вычислитель содержит инвертирующий усилитель, вход которого через третий масштабный блок подключен к выходу второго сигнального интегрирующего усилителя, а выход связан со вторым входом первого сигнального интегрируюиего усилителя.

На чертеже приведена схема аналогового интегрирующего вычислителя,

Устройство содержит первый сигнальный интегрирующий усилитель 1 с двумя входами, второй сигнальный интегрирующий усилитель 2, выходной интегрируквций усилитель 3 с двумя входами инвертирующий усилитель 4, ключи 5 и 6, масштабные блоки 7, 8 и 9. Информационный вход вычислителя подключен fiepes масштабный блок 7 ко входу первого сигнального интегрирующего усилителя.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии интегрирующие усилители 1, 2 и 3 обнулены. В момент времени ключи 5 и 6 замыкаются, задавая тем самым начало интервала обработки сигнала. В момент времени эти же ключи размыкаются. Интервал обработки сигнала заканчивается. На выходе интегрирующего усилителя 3 фиксируется значение выходного процесса. Весовая функция (окно) интегрального преобразователя имеет форму косинуса на пьедестале. Частотная характеристика вычислителя представляет собой сумму трех нормированных, сдвинутых относительно друг друга, функций отсчетов. Уровень подавления первых боковых лепестков частотной характеристики зависит от выбранных значений коэффициентов передачи А , Ь ,С масштабных блоков 7, 8 и 9 соответственно и может превысить 40 дб за счет небольшого расширения полосы прозрачности.

При нулевых начальных УСЛОВИЯХ выражение передаточной функции Н (р вычислителя, как линейной системы, имеет вид

HiPl-A/tlp +cipl-B/p

где р - оператор одностороннего преобразования Лапласа,

передаточная функция идеального интегратора.

.46{2«/Т),,Ов,с ()соответствующая импульсная переходная функция записывается как

,.J(OM-Q,4bcoo., Q.-ti-r. (ино1чёО

Здесь учтена конечная длительность Т интервала обработки сигнала, обепечиваемая ключами 5 и 6. Если di(t) и ytt) соответственно входной и вы|ходной сигналы вычислителя, то справедливо:

ijlt)J h{t-t)() o,54-0.46coQ(t-t)

В момент времениt,«T фиксации знчения у выходного процесса получают

Y Yrylt r)c-j (0,54-0,46 (t)dt.

о

Итак, аналоговый интегрирующий вычислитель вычисляет интеграл за интервал времени Т от произведения входного сигнала на весовую функцию

g К1 -(0.54-0,46 ),

2«,

Т

которая представляет собой окно Хэг- минга. Функция g(il отлична от нуля лишь на интервале наблюдения , что обеспечивается принципом действия устройства. Частотно-избирательные свойства вычислителя можно показать, если, учитывая финитность весовой функции, воспользоваться георемой Парсеваля

Y«Jg(t)(i)(-ia34r(jcold,

где

q(-ju)., -

(i)-(t),

-оа

,Цпя четных g(t) (это имеет место в вычислителеГ справедливо

{-)С,(Ц-(М).

Таким образом, точность работы . аналогового интегрирующего вычислителя определяется спектральным ок.ном и (to , Для спектрального окна Хэмминга характерен малый уровень ,,6,Ь- 10 первых боковых лепестков частотной характеристики при ,86.

По сравнению с прототипом на треть

снижается уровень первых боковых лепестков характеристики. Одновременно или сокращается более, чем на 27% длительность интервала Т обработки

сигнала, или на такую же величину сужается ширина д главного лепестка частотной характеристики.

Следует отметить, что реализация весовой функции типа окно Хэмминга в данном устройстве проще, чем в аналоге.

Формула изобретения

Аналоговый интегрирующий вычислитель, содержащий последовательно соединенные сигнальные интегрирующие

усилители, подключенные через первый ключ к первому входу выходного интегрирующего усилителя, второй вход которого через первый масштабный блок и второй ключ соединен со входом вычислителя, подключенные через второй масштабный блок к первому входу первого сигнального интегрирующего усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования при действии сосредоточенных по спектру низкочастотных помех, вЕзГчислитель содержит инвертирующий усилитель вход которого через третий масштабный блок подключен к выходу второго сигнального интегрирующего усилителя, а выход связан со

5

вторым входом первого сигнального интегрирующего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

6

1.Авторское свидетельство СССР 466516, кл. Q 06 q 7/19, 1974,

2.Авторское свидетельство СССР № 481910, кл. Q 06 q 7/18, 1975.

виод

OHIS

4 К 5