Аналоговый интегрирующий вычислитель Советский патент 1980 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике. Известны аналоговые интегрирующие вычисвдтели, реализованные на нелинейных электрических цепях 1. Известны также устройства, реализующие весовую функцию типа окно Блекмана 2. Недостаток известных устройств заключается в недостаточной точности при действии низкочас тотных помех. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности аналоговый интегрирующий вы числитель, содержащий первый и второй последовательно соединенные сигнальные интегрирующие усилители, выход второго сигнального интегрирующего усилителя подключен через первый ключ к первому входу выходного интегрирующего усилителя, второй вход которого через первый масщтабный блок соединен с выходом второго ключа, первый вход первого сиг нального интегрирующего усилителя через второй масштабный блок подключен ко входу вычислителя, а выход второго сигнального интегри рующего усилителя через последовательно соеди ненные третий масщтабный блок и первый инвертирующий усилигель - ко второму входу первого сигнального интегрирующего усилителя 13. Недостатком вычислителя является невысокая Точность интегрирования в условиях действия сосредоточенных по спектру низкочастотных помех, так как уровень боковых лепестков частогной характеристики составляет V 6,6 Цель изобретения - повыщение точности интегрирования в условиях действия сосредоточенных по спектру низкочастотных помех. Указанная цель достигается тем, что в аналоговый интегрирующий вычислитель введены ° два сигнальных интегрирующих усилителя, два инвертирующих усилителя и масштабный блок, причем третий и четвертый сигнальные интегрирующие усилители и второй инвертирующий усилитель соединены последовательно, выход второго инвертирующего усилителя подключен ко входу второго ключа, выход четвертого сигнального интегрирующето усилителя через последовательно соединенные четвертый ма--мгтайный блок и первый и;1вертирующий усилитель подключен к первому входу третьего сигнального интегрирующего усилителя, второй вход которого соединен со входом аналогового интегрирующего вычислителя На чертеже изображена схема аналогового интегрирующего вычислителя. Устройство содержиг сигнальные интегрирующие усилители 1, причем усилители 1 и 3 имеют по два входа, инвертирующие усилители 5-7, выходной интегрирующий усилитель 8, ключи 9 и 10 и масштабные блоки 11-14. Информационный вход вычислителя подсоединен ко входу третьего сигнального интегрирующего усилителя и через масштабньш блок 11 ко входу первого сигнального интегратора. Выход интегрирующего усилителя 8 является выходом вычислителя. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии интегрирующие усилигели 1, 2, 3, 4 и 8 обнулены. В момент време ни t О ключи 9 и 10 замыкаются, задавая начало интервалу наблюдения сигнала. В момен времени t Т эти же ключи размыкаются. Интервал наблюдения заканчивается и на выходе интегратора 8 фиксируется значение выходного процесса. Весовая функция (окно) интегрального преобразования финитна в интервале (О, Т) и четна относительно центра Т/2 этого интервала. Частотная характеристика вычислителя представляет собой сумму пяти нормированных сдв нутых относительно друг друга функций отсчетов. Уровень. подавления боковых лепестков частотной характеристики зависит от выбранных значений коэффициентов передачи А, В, С, D масщтабных блоков 11, 12, 13 и 14 соответственно и может превысить 57 дБ или за счет расширения на 45 процентов полосы прозрачности, или за счет такого же увеличения длительности наблюдения сигнала. При нулевых начальных условиях выражение передаточной функции H(S) вычислителя как линейной системы имеет вид H(S) (S -ЬВ) (S +D)I, где S - оператор одностороннего преобразования Лапласа; -1/S - передаточная функция идеального интегратора. При А 0,5 (27г/Т) В (2я/Т)2; С . 0,08(47г/Т) и D (47Г/Т) соответствующая H(S) импульсная переходная функция h(t) записывается как t, OOecosf t, I ммачеО. Здесь учтена конечная длительность Т интервала наблюдения сигнала, обеспечиваемая ключами 9 и 10. Если f(t) и v(t) - соответственно входной и выходной сигналы вычислителя, то имеет место y(t) J h(t-T)f(T)dT ,42-0,5cos(t-T) + -0,08cosfe(t-T))f(T)dT В момент времени t Т фиксации значения у... выходного процесса получают УТ У(г-т) -Л0,42-0, + 0,08cos-т f(T)dT.оI Итак, аналоговый интегрирующий вычислитель вычисляет интеграл за интервал времени Т от произведения входного сигнала на весовую функцию ,42-0,.O,08cos rIo izV -J Иначе о, которая с точностью до знака представляет известное окно Блекмана- Функция д(т) отличная от нуля лищь в интервале (О, Т), что обеспечивается принципом действия устройства. Для соогеетствующего спектрального окна Блекмана характерен малый уровень Л) 1,25 10 боковых лепестков частотной характеристики при Af Т 5,6. По сравнению с прототипом уровень боковых лепестков часто гной характеристики снижается в 5 раз за счет увеличения на 45 процентов или времени Т наблюдения сигнала, или ширины Af главного лепестка частотной характеристики. Уровень первых боковых лепестков снижается в 8 раз за счет увеличения или параметра Т, или параметра Af- только на 15 процентов. Кроме того, здесь не используются блок перемножения и генератор вспомогательного сигнала весовой функции. Формула изобретения Аналоговый интегрирующий вычислитель, содержащий первый и второй последовательно соединенные сигнальные интегрирующие усилители, выход второго сигнального интегрирующего усилителя подключен через первый ключ к первому входу выходного интегрирующего усилителя, второй вход которого через первый масштабный блок соединен с выходом второго ключа, первый вход первого сигнального интегрирующего усилителя через второй масштабный блок подключен ко входу вычислителя, а выход второго сигнального интегрирующего усилителя через последовательно соединенные третий масиггабный блок и первый }твертирующии усилитель подключен ко второму входу первого сигнального интегрирующего усилителя, йтличающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования в условиях действия сосредоточенных по спектру низкоч.астотных помех, в него введены третий и четвертый сигнальные интегрирующие усилители, второй и третий инвертирующие усилители и четвертый масштабный блок, причем третий и четвертый сигнальные интегрирующие усилители и второй инвертирующий усилитель соединены последовательно, выход второго .инвертирующего усилителя подключен ко входу второго ключа, выход четвертого сигнального интегрирующего усилителя через последовательно соединенные четвертый масщтабный блок и тре тий инвертирующий усилитель подключен к пер 7 06 вому входу фетъего сигнального интегрирующего усилителя, второй вход которого соединен со входом аналогового интегрирующего вычислителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Агизим А. М. и др. Об одном классе селективных преобразований. Сб. Отбор и передача информации, Киев, Наукова думка, № 24, 1971, с; 46-49. 2.Бахтиаров Г. Д. и Тищенко А. Ю. Реализация устройств цифровой обработки сигна- лов на основе алгоритма БПФ. Зарубежная радиоэлектроника, N 9, 1975, с. 71-98. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2496236/18-24, кл. G 06 G 7/18, 1977 (прототип) .

8

Sbitod