Устройство для выделения модуля Советский патент 1981 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к спе-циализиро ванным функциональным преобоазователям, и предназначено для выделения модуля знакопеременного сигнала. Известно устройство для формйрс)вания абсолютного значения знакопеременногс сигнала, прелставляющее собой двухполупериодный функциональ ный преобразователь, содержащий два операционных усилителя, резисторы во входной цепи и в цепи обратной связи второго усилителя; Включение вентильных элементов в контур отрицательной обратной свя зи усилителя с большим коэффициентом усиления приводит к уменьшению влияния прямых сопротивлений полупроводниковых диодов ij. Недостатки устройства - низкая т ность, стабильность и линейность преобразований, обусловленные недннейностью обратных сопротивлений полупроводниковых диодов и зависиместь параметров выходного сигнала от частотных свойств и коэффициента усиления, применяемых операционных усилителей. Наиболее близким по технической сущности является устройство для выделения модуля знакопеременного сигнала, содержащее операционные усилители, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, инверти: рующий вход подключен к выходу первого сумматора, первый вход которого является входом устройства и соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, выходы операционных усилителей подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого, являющийся выходом устройства, соединен со вторым входом первого сумматора и инвертирукидим входом второго операционного усилителя 2J. Недостатком устройства является невысокая точность, т.е. -неодинаковая передача различных составляющих сигнала (асимметрия, вызванная различиями во включении операционных усилителей, первый включен по схеме с параллельной отрицательной обратно связью, второй - с последовательной) и.как .следствие, зависимость параметров выходного сигнала от входного сопротивления применяемых операционных усилителей и их частотных свойст Проявление асимметрии особенно замет но при работе устройства в области частот от 100 кГц и выше (разница в передаче составляющих входного сигнала достигает 30-40%). Цель изобретения - повьшение точности и линейности преобразования. Поставленная цель достигается тем что в устройство для вьщеления моду ля, содержащее два операционных усилителя, выходы которых соединены со входами первого сумматора, выход которого является выходом устройства, и второй сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, а выход соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, введены третий, .четвертый и пятый сумматоры, причем первы входы третьего и пятого сумматоров соединены с первым входом второго сумматора, второй вход которого, Первый вход четвертого сумматора и второй вход пятого сумматора подключены к шине нулевого потенциала, вто рые входы третьего и четвертого сумматоров соединены с выходом первого сумматора, а выходы третьего, четвертого и пятого сумматоров подключены соответственно к инвертирующему входу первого операционного усилителя и инвертирующему и неинвертирующе му входам второго операционного усилителя. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 - конкретная электрическая схема устройства, реализующая структурную схему (фиг. 1). Устройство для выделения модуля знакопеременного сигнала содержит два операционных усилителя 1 и 2 и пять сумматоров 3-7, выход 8 устройства, вход 9 устройства и шину 10 нулевого потенциала. Инвертирующий вход операционного усилителя I подключен к выходу сумматора 3, первходом подключенного ко входу 9 устройства. Второй сумматор 3 подключен к выходу 8 устройства и выходу суьматора 6, входами операционных усилителей 1 и 2. Выходы сумматоров 7, 4 и 5 подключены к соответствзпощим входам операционщох усилителей I и 2. Первые входы сумматоров 4 и 7 соединены со вторым входом сукматора 5 и шиной 10 нулевого потенциала, вторые входы сумматоров 5 и 7 подключены ко входу 9 устройства. Выход 8.устройства соединен со вторьв4 входом сумматора 4. Устройство для выделения модуля знакопеременного сигнала работает следующим образом. Входной знакопеременный сигнал поступает одновременно на входы сумматоров 3,5 и 7. Шина 10 нулевого потенциала, являющаяся одновременно и вторым входом устройства, связана со входами сумматоров 4,5 и 7. С выхода 8 устройства, являющегося одновременно и выходом сумматора 6, на входы сумматоров 3 и 4 снимается напряжение отрицательной обратной связи, стабилизирующее работу всего устройства в целом. Предлагаемая организация связей операционных усилителей 1 и 2 со входами 9 и 10 через сумматоры 3-, 7, 4 и 5 и с выходом 8 через сумматор б позволяете получить идентичные характеристики обоих трактов преобразова11ия входного сигнала. В схеме операционный усилитель 1 имеет передаточную характеристику вида -«-.Sx а операционный усилитель 2 передаточную характеристику вида K-,BK коэффициент передачи операгдеционного усилителя по напряжению;. . выходное напряжеяие операционного усилителя 1; выходное напряжение операционного усилителя 2. При изменении входных клемм устройства (т,е при подаче вхрдного знакапеременного сигнала на клемму 10 и заземленни клеммы 9) изменяются и передаточные характеристики операционных усилителей таким образом, что операционный усилитель 1 .имеет пере даточную характеристику вида ««.. вх а операционный усилитель 2 имеет пе характеристику вида «вь,х Таким образом, в Предлагаемом ус ройстве для воделения модуля знако переменного сигнала можно выделить два идентичны с по функциональным признакам тракта, а это обеспечивает независимость параметров выходно го сигнала от входного сопротивления применяемых операционных усшиг телей и их частотных свойств, что нельзя получить от известных схем JB известной схеме можно выДелить два вида отрицательных обратных свя зей с выхода на входы - пар.аллельная и последовательная). В предлагаемом устройстве операционные усилители 1 и 2 работают с параллельной отрицательной обратной связью и, как следствие, разные фазы вход го знакопеременного сигнала передаются на выход с одинаковым усилением, скоростью и задержкой. Частотные свойства применяемых операционных усилителей накладывают лишь частные ограничения на передачу вхо ного сигнала. В рассматриваемой схеме сумматоры 7,3, 4 и 5 выполнены соответственно на резисторах R - R g, причем резисторы R, Rj, Rj, R 7 И Rg являются резисторами входных цепей устройства, резисторы R. и R резисторами выходной цепи (резисторы отрицательной обратной связи). В состав сумматора 4 входят транзис торы Т. и Tg с цепями обратной связи (резисторы R, резисторы R и защиты операционных усилит лей i и 2 от короткого замыкания на выходе устройства. Из схемы (фиг. З) следует, что в устройстве имеют место число-активные глубокие параллельные отрицател ные обратные связи с выхода устройства на входы. Это позволяет получить идентичные условия прохождения как положительной, так и отрицательной составляющих знакопеременного сигнала, устойчивую работу устрой ства в диапазоне частот , Где ffp - граничная частота работы применяемого операционного усилителя. и,как следствие, получить характеристики устройства, идентичные с характеристиками применяемого операционл кого усилителя. Формула изобретения Устройство для выделения модуля, содержащее два операционных усилителя, вьйсоды которых соединень со входами первого сумматора, ВЫХОД которого является выходом устройства и второй сумматор, первый вход которого подключен к входу устройства, а выход соединен с неинвертирутощим входом первого операционного усилителя jO тл и ч а ющ е е ся тем, что, с целью повышения точности н линейности преобразования, в него введены третий, четвертый и пятый сумматоры, причем первые входы третьего и пятого сумматоров соединены с первьй входом второго сумматора, второй вход которого, первый вход четвертого сумматора и второй вход пятого сумматора подключены к шине нулевого потенциала, вторые входы третьего и четвертого сумматоров соединены с выходом первого сумматора, а выходы третьего, четвертого и пятого сумматоров подключены соответственно к инвертирующему входу первого операционного усилителя и инвертирующему и неинвертирующему входам второго операционного усилителя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Аналоговая и аналого-цифровая вычислительная техника. Сб. статей под редакцией В.Б. Ушакова. М.,Советское радио, 1973, вып. 6, с, 249. 2.Авторское свидетельство СССР № 705464, кл. G 06 G 7/12, 1977 (про-, тотип).

8

6

(puS.I

t

-0V WV

ФигЪ