Устройство для дифференцирования квантованного по времени сигнала Советский патент 1979 года по МПК G06G7/18 

. Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техяйки и может быть использовано в устройствах формирующих приводную от сигнала, пред ставляющего собой сумму скачков напряжения, например, в экстраполяторах. Известно устройство которое содержит дифференциальный усилитель, подключенные к нему управляемые источники тока положительной и отрицательной полярности, и интегрирующую цепь обратной связи 1 . Недостстком известного устройства является практическая непригодность к работе с входным сигналом, содержащим скачки. Известно также устройство для дифференцирования квантованного по времени сигнала, содержащее ключ, между выходом которого и щиной нулевого потенд ала включен запоминающий конденсатор, а выход ключа соединен с входом повторителя напряжения 2 Недостатком устройства является то, что при работе его с квантованным по времени напряжением производная, представляющая собой последовательность периодически вычисляемых приращений входного сигнала, имеет запаздывание, составляющее по огибающей половину периода замыкания ключа. Цель июбретения ааклю 1ается в повышении точности дифференцирования. Для этого устройство содержит дифференциальный усюттель, неинвертиргющий вход которого через первый масштабный ревистор связан с входом устройства, а инвертирующий вход через второй и третий масштабирующие резисторы соединен соответственно с выходом дифференциального усилителя и с шиной нулевого потенциала, дифференцирующего РС-депочку, включенную между выходом дифференциального усилителя и щиной нулевого потенциала, выход которой соединен с входом ключа, и масштабирующий блок, включенный мезкду выходом повторителя напряжения и иввертнруюи1им входом дифференциального усилителя. Fla чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство, содержит дифференциальный усилитель 1, масштабирующие резисторы 2-4, дифференцирующий конденсатор 5, ключ 6, разрядный jf)1eaиcтop 7 запоминающий конденсатор 8, повторитель 9 напряжения, масштабирующий блок 10, вход 11 и выход 12 устройства. Устройство работает следующим образом. Ключ 6 замыкается на малое время С синхронно с поступлением на вход устройства очередного скачка входного напряжения. Если цепь положительиой обратной связи устройства разорвана, то на запо минающем конденсаторе будет зафиксированы очередные приращения входного напряжения. Параметры .конденсатора 5 и резисто ра 7 подобраны таким образом, что за время t; конденсатор 5 успевает заря диться до Напряжения, соответствующег очередному в:5одному скачку. При следующем замыкании ключа 6 напряжение на запоминающем конденсаторе 8 обновляется. При замыкании цепи положительной обратной связи, с выхода повторителя 9 на вход усилителя 1, формирование ступенчатого выходного напряжения, соответствующего производной входкой ции, происходит с меньшим запаздыванием, т.е. с большей точностью. Это об словлено тем, что по цепи обратной связи синхронно с моментами квантования входного сигнала лодаются корректирующие скачки напряжения, суммирующиеся с входным сигналом. Они возникают из-за быстрого разряда запоминающего конденсатора 8 через резисто . 7 в момент замыка гая ключа 6, поскол ку емкость конденсатора 8 на 1-2 пор ка меньще емкости дифференцирующего конденсатора 5. В результате происходит уменьшение запавдывания по огибающей в формировании выходного сигнала, что аналогичн уменьшению запаздывания в линейных дифференциаторах, охваченных положите .-.ной обратной свяпыс. 754 Например, на входе устройства имеетя квантовый синусоидальный сигнал: где М - частота квантования, отнесенная к частоте синусоиды, п 1,2,3,... На выходе устройства, если цепь обратной связи замкнута, имеем: 8Ы)(.,S).K, ,j где К. - коэффициент передачи усилителя 1. Из последнего выражения видно, что гибающая производной имеет запаздывание в половину периода квантования. При замыкании цепи обратной связи, учитывая, что напряжение на выходе усилителя можно представить в виде 2St N (), на выходе устройства .v 2 - - fC05lf(,5),(4) а также 1Г, к; К2и5ыч получаем: vi: .1 -..2Jr ,- f-n «;i-2 -&infcos|(.S), „(.V где К. - коэффициент передачи от входа до выхода; Кд - коэффициент обратной связи. Приняв К, 1, К 0,5 и рещая (5) относительно А и имеем: A--H2L eb,.t/f,cos.n. (5) Предлагаемое устройство позволяет сформировать производную в виде ступенчатого напряжения, которое в моменты квантования не имеет запаздывания. Амплитуда производной изменяется в функции частоты нелинейно, по закону тангенса. Это ограничивает снизу зна- . чения ti . При К 6 амплитудное искажение сигнала производной не превышает 10 %. Устройство при небольшом объеме оборудования и соответствии требованиям микроминиатюризации позволяет повысить качество выработки производной квантовых входных сигналов.: ормула (IH обретения Устройство для дифференцирования квантованного по времени сигнала, содерж щее ключ, между выходом которого и шиной нулевого потенциала включен за поминающий конденсатор, а выход ключа соединен с входом повторителя напряже ния, отличающееся тем.что, с целью повышения точности дифференцирования, устройство содержит дифференциальный усилитель, неинвертирующий вхо которого через первый масштабирующий резистор связан с входом устройства, а инвертирующий вход через второй и .третий масштабирующие резисторы соединен соответственно с выходом дифференпиального усилителя и с шнной нулевого потенциала, дифференцирующую РС-цегючку, включенную между выходом дифференциального усилителя и щиной нулевого потенциала, выход которой соединен с выходом ключа, и масштабирующий блок, включенный между выходом повторителя напряжения и инвертирующим входом дифференциального усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 394805, кл.СОб Q 7/18, 1972. 2., Казаков В, А. Вычислительные устройства машин непрерывного действия М.,,Машиностроение, 1965, с. 275 (прототип)