Устройство для суммирования сигналов Советский патент 1980 года по МПК G06G9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СУММИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ

1

Изобретение относится к аналоговым счетно-решающим устройствам, предназначено для алгебраического суммирования двух электрических сигналов и может быть использовано в аппаратуре 5 гармонического анализа различных объектов, в частности, для исследования нелинейных аэродинамических характеристик летательных аппаратов.

Известны устройства для суммирова- 10 ния сигналов, базирующиеся на серийных операционных усилителях амалоговых вычислительных машин 1Д.

Недостатками их являются сравнительная сложность электрической схе- j мы, громоздкость конструкции, значительная энергоемкость и невысокая точность работы при малых уровнях сигналов. -Кроме того, подобным устройствам для суммирования сигналов присущи 20 специфические трудности при их согласовании с конкретной аппаратурой гармонического анализа для аэродинамических экспериментов.

Известны также устройства для сум-25 мирования сигналов, реализующие известное СВОЙСТВО электрическ их мостов постоянного тока осуществлять сумми рюваШ ф ункцйЙ путёмизменения со-. противлении чувствительных элементов

плеч моста И Часто в качестве переменных сопротивлений плеч моста -используют светочувствительные элементы, в частности фоторезисторы, а уп.равляющим параметром является механическое перемещение.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является электромеханическое аналоговое устройство для суммирования сигналов, которое содержит мост на полупроводниковых элементах с управляемыми импедансами в четырех его плечах З. В качестве полупроводниковых элементов могут быть использованы фоторезисторы, оптически связанные с соответствующими механически прерываемыми осветителями. Одна диагональ моста подключена к источнику постоянного напряжения, а другая является выходом устройства.

Недостаток этих известных электромеханических мостовых сумматоров заключается в необходимости в дополнительных электромеханических узлах, преобразующих электрические суммируемые сигналы в механические перемещения с целью дальнейшего их ввода в суммирующую фоторезисторную мостовую

схему , что нер ациона льно у ел ожн яет конструкцию устройства и вносит погрешности из-за амплитудных и фазовых искажений законов движения подвижных электромеханических частей. Цель изобретения - повышение точности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для суммирования сиг ралов, содержащем суммирующий мост на фоторезисторах в плече, которые оптически связаны с соответствующими выходами осветительных блоков, первая диагональ суммирующего моста соединена с источником постоянного напряжения, а вторая является выходом устройства, и источники суммируемых сигналов, осветительные блоки выполнены в виде дифференциальных мостов, в смежные плечи которых включены резисторы и источники света, первая диагональ суммирующего моста соединена с первыми диагоналями диф ференциальных мостов, вторые диагонали которых подключены к соответствующим источникам суммируемых сигналов, причем источники света и соответствующие фоторезисторы суммирующего моста образуют оптрэлектронные пары, каждая из которых размещена в соотвёт ствующей секции светонепроницаемого корпуса. На фиг. 1. представлена принципиальная электрическая схема устройства для суммирования сигналов; на фиг. 2 показан примерный внешний вид узла размещения оптоэлектронных пар. Устройство для суммирования сигналов (фиг. 1) включает в себя два осветительных блока, вьтолненных в виде дифференциальных мостов 1 и 2 с ре зисторами и источниками свеТа в смежных плечах, суммирующий мост 5 с фоторезисторами 6 в плечах. Источники света мостов 1 и 2 образуют с фоторезисторами суммирующего моста 5 четыре оптоэлектронные пары (, , l-jj-Sg, и 44-54)Одни диагонали всех трех мостов .является общими И подключены к источнику постоянного (стабилизированного) напряжения U. Другие диагонали мостов 1 и 2 соединены с источниками суммируемых (электрических) сигналов Uj (t) и Ui2(t) , а диагональ моста 5 - с выходом устройства, с которого снимается сигн.ал Ufctj,,( (t} , Одинаковые элементы мостов 1, 2, и 5 имеют идентичные параметры. Оптоэлектронные пары разме щеныТв соответствующих секциях 7 единого светонепроницаемого корпуса, в каждой из которых располагается соотбетствующий осветитель, оптически . связанный с соответствующим фоторезис тором (на фиг. 2 показан источник 4 и фоторезистор 6 ). Работает устройство следующим образом. При поступлении одного из йуммиру.емых ансшоговых сигналов, например напряжения U (t), на мост 1 результирующие сигналы в плечах с источниками 4,и 4rj света будут определяться суммой и разностью сигнала U(t) с постоянным напряжением U питания моста. В результате происходит противофазное (дифференциальное) изменение освещенности источников и 4 света, пропорциональное сигналу U(t), и поскольку эти источники находятся в светооптической связи с фоторезисторами б и 6/2 суммирующего моста 5 осуществляется соответствующее изменение сопротивлений фоторезисторов, в частностиS,a RP + AR u(t)J, Аналогичным образом при поступлении сигнала Ui3(t) на мост 2 происходит изменение освещенности источников 4, и 44 света и соответственно сопротивлений фоторезисторов 6rj и 6 моста 5,а именно RO Д ), «6ь/) начальное сопротивление фоторезистора, когда и (t) и и 2( t) равняются нулю; ARi: (t)3 и uRru,i(t)a - изменения сопротивлений фоторезисторов за счет воздействия сигналов и f (t) и и (t) . Согласно известной теории омических мостов сигнал, снимаемый с выходной диагонали суммирующего моста 5, определяется следующим соотношением: ...ibH-- -ff- - U,m..,o, где H(t) - величина-, зависящая от сопротивлений фоторезисторов и сопротивления нагрузки RU на выходе устройства (при (.t) Cons t) , Таким образом, на выходе устройства получаем сигнал ы (t) , строго пропорциональный алгебраической сумме двух произвольных .электрических сигналов U(t) и Ufj(t). При этом устройство для суммирования сигналов обладает чрезвычайной простотой электрической схемы и конструкции. Воплощение в работе всех трех мостов дифференциального принципа изменения параметров элементов активных плеч позволяет исключить .воздействие на получаемый устройством результат таких паразитных факторов, как флюктуации окружающей температуры и колебания сети источника питания. В результате устройство обладает высокой точностью работы. .Формула изобретения Устройство для суммирования сигналов, содержащее суммирующий мост на