Интегратор Советский патент 1980 года по МПК G06G7/18 

(54) ИНТЕГРАТОР

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, а точнее к устройствам вычисления интегралов функций, представленных в ви де электрических сигналов. Известны интеграторы, построенны на основе электронных усилителей и двухполюсных элементов-активных и реактивных, включенных во входную цепь усилителя и цепь обратной связи 1, Недостатком таких устройств явля ется невысокая точность выполнения операции, связанная с временньам дрейфом выходного напряжения усилителя. Известен интегратор с преобразов нием сигнала, содержащий преобразователи напряжение-код и код-напряжение и цифровой накопитель сигнала И . Недостатком известного интеграто с преобразованием сигнала является его сложность. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является интегратор, содержащий усилитель и интегрирующий элемент 3 . Эффект интегрирования в известно устройстве основан на хорошо извест ной зависимости тока,протекающего через емкость, с напряжением, падающим на ней. Однако в известном устройстве значение интеграла входного напряжей-ия зависит от параметров электрической емкости - абсолютного значения емкости, временного и температурного дрейфа емкости, сопротивления утечки емкости и др., требуемые величины которых невозможно обеспечить, используя современную интегральную технологию. Целью изобретения является повышение точности интегрирования. Цель достигается тем, что в интеграторе , содержащем усилитель, выход которого является выходом интегратора, и интегрирующий элемент, интегрирующий элемент выполнен в виде сегнетопьезоЭлектрической пластины, на одну поверхность которой нанесен эпектроя возбуждения, являющийся входом интегратора, параллельно которому с шагом, равным длине волны, воз.буждаемой всегнетопьезоэлектрической пластине, расположены электрически связанные между собой выходные электроды, подключенные ко входу усилителя, и электрод обратной связи. размещенный параллельно выходным электродам на расстоянии, равном ра стоянию меяоду выходными электродами и подк;шченный к выходу усилителя, на другую поверхность сегнетопьезоЗлекТричесЛой пластины нанесен, элек род, соединенный с шиной нулевого потенциала. На фиг. 1 показан интегрирующий элемент, в планеJ на фиг, 2 - его боковая проекция; на фиг. 3 - вид сзади, Интегратор состоит из сегнетопье электрической пластины 1, на одну и поверхностей которой нанесён электрод возбуждения 2, являющийся входом интегратора. На ту же поверхность пластины 1 нанесены параллель но электроду 2 виходные электроды 3 электрически связанные между собой и подключенные к вхбду усилителя 4 электрического напряжения, На противоположную поверхность пластины 1 нанесен электрод 5, соединенный с шиной нулевого потенциала, на одну поверхность пластины 1 с выходными электродами 3 нанесен электрод обра ной связи б, подключенный к выходу .усилителя 4, Материал пластины 1 в области перекрытия электродов 3, 2, б и 5 поляризован при изготовлеНИИ устройства и при эксплуатации поляризация не меняется. Пластина 1 в сочетании с электродами 2,3, 5, б образует интегрирующий элемент Интегрирование входного электрического сигнала, представленного последовательностью дискретных отсчетов , происходит следующим образом. Входной электрический сигнал поступает на электрод возбуждения 2 Вследствие обратного пьезоэффекта каждый дискретный отсчет возбуждает в пластине 1 механическую в.ол-ну,,.. распространяющуюся в объеме пластин 1, Последовательность дискретных отсчетов определяет формирование в объеме пластины 1- пакета йехйниче ски х волн. Указанный пакет при- движении в пластине 1 проходит в областях, заключенных между вьШ53цными электродами 3 и электродом 5, Вследствие прямого пьезоэффекта каждый выходной электрод 3 .вместе с электродом 5 образует гёйератор ток величиной которого строго пропорциональна амплитуде механической волны а, следовательно, и входного тсчет В момент времени н ыходйых электродах будут наблюдаться сигналы сдвинутые относительно t-, на время, обусловленное конечной скоростью мехднической. волны от од йб О аькоднбго электрода 3 к друго му. Ввиду того, .что выходные электроды 3 электрически связаны мёаду собой и подключены к входу усилителя 4, на входе усилителя будет существовать сигнал - в J-e+ p(i)--t:2 rJ, где At - элементарная задержка между электродами 3,К - коэффициент, характеризующий двойное электромеханическое преобразование; 4j - текущий дискретный отсчет входного сигнала. Для случая, когда все дискретные отсчеты функции претерпели преобразование на выходных электродах 3, можно записать 0(t)4t.2 kXj jV(i)oH. Следовательно, преобразование механического пакета на последовательности электродов 3 приводит к формированию на входе усилителя 4 интеграла входной функции. На выходе усилителя сигнал описывается выражениемu(t).(t)R, гдек 1 - коэффициент усиления усилителя. При подключении к выходу усилителя электрода б обратной связи выходной сигнал равен iijj y Л V 3L У гдеКд К - коэффициенты электромеханического преобразования выходных электродов и электрода обратной связи,Ue.bi ( t ) - выходное напряжение, идч ( i ) - входное напряжение, К. у - коэффициент усиления усилителя. При Кд К,(и Ку 1, Sb.(4. Использование предлагаемого устройства для интегрирования электрических сигналов малой длительности 0,1 г 10 МКС обеспечивает повышение точности интегрирования до 0,1% в диапазоне температур - 50 т . Кроме этого, предлагаемое устройство может быть выполнено полностью с использованием интегральной технологии и обеспечить уменьшение по сравнению с интегратором на основе операционного усилителя К 40УТ1 массы в 1о-15 раз, потребляемой мощности в 2-3 раза. Формула изобретения Интегратор, содержащий усилитель, выход которого является выходом интегратора, и интегрирующий элемент, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что.