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

(54) УСТРОЙСТВО для ВЫДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ Изобретение относится к области вычислительной техники, систем авто матики и электрических измерений и может быть использовано для выделен постоянной составляющей из сложного сигнала при измерении интегральных характеристик периодических сигнало фаэочувствительном детектировании и т.д. Известно УСТРОЙСТ.ВО для выделени постоянной составляющей г содержаще блок умножения и генератор весовой функции . Недостатком этого устройства яв ляется низкая точность из-за отсут ствия широкополосных и прецизионных блоков перемножения, а также из-за трудностей Формирования весовой фу ции. Наиболее близким к изобретению является аналоговый интегрирующий вычислитель, содержащий два последовательно включенных интегратора, два аналоговых ключа, выходы которых подключены ко входам третьего вычитающего интегратора 23. Недостатком такого устройства является ограниченная точность работы из-за большого числа прецизионных узлов масштабных блоков и ус лителей, от которых зависят параметры окна Хзмминга (уровень подавления боковых лепестков). Кроме того, из-, за разрыва на границах окна,уровень боковых лепестков спадает как ,или со скоростью б дб/октаву,что сказывается на точности усреднения сигналов с большим весом высших гармонических составляющих. Целью изобретения является повышение точности работы. Для достижения этой цели в устройство для выделения постоянной составляющей, содержащее два интегратора, включенных последовательно и два ключа, выходы которых подключены соответственно к инвертируицему и неинвертирующему входам третьего интегратора, введен запоминающий блок. Выход второго интегратора подключен ко входу первого ключа и входу запоминаншего блока, выход которого соединен со входом второго ключа. На фиг.1 представлена схема устройства для вццеления постоянной составляющей) на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит два интеграторя 1 и 2 (инвертирующие; , третий

интегратор 3 (вычитакщий), ключи 4 и 5 и запоминагаций блок 6.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом усреднения производится установка нуля интеграторов 1, 2, 3 и запомина.ющего блока 6. В момент времени замыкаются ключи 4 и 5 и начинается обработка, сигнала. Выходное напряжение интегратора 2 поступает, на инвертирующий вход интегратора 3, на неинвертиругаций вход которого поступает нулевое напряжение с выхода аналогового запоминающего блока 6. В момент времени1-|-,где Т- и нт ер в сш у сред нения, на выходе аналогового блока ь записывается мгновенное значение выходного напряжения интегратора 2. Это напряжение поступает на неинвертирукщий вход интегратора 3. Для реализации симметричного параболического окна Коэффициент передачи интегратора 3 по инвертирующему входу устанавливают.вдвое большим, чем по инвертирующему. В момент времени размыкаются ключи 4 и 5, и на выходе интегратора 3 запоминается напряжение, пропорциональное Постоянной составляющей обрабатываемого сигнала и длительности интервала обработки Т.

На фиг.2 показаны временные диаграммы реакции узлов устройства на дельта-импульс. Выходное напряжение устройства при воздействии на его вход дельте-импульса описывается импульсной переходной функцией.

Выходное напряжение интегратора 1 при воздействии на его вход дельтаимпульса равно

Г О при t о;

выхг i-l при t 7, 0.

При этом на выходе интегратора 2 напряжение возрастает по линейному закону

Г О при t О .

Un,...,. - I ;. t

8ЫХ1

при t 7 О ,

где К - козффициент пропорциональности.

Выходное напряжение устройства описывается формулой

Г О

при t о ; ik4 -пpи 0.

В момент времениis на неинвертирующий вход интегратора 3 подключается напряжение

К 5. На выходе узла вычитания интегратора 3 напряжение изменяется скачком на противоположное (диаграмма Д), а далее продолжает изменяться по линейному закону. Выходное напряжение интегратора 3 при этом изменяется по закону

-((,4t-T)nPM i:-tiT.

и

быхГ

По окончании интервала обработки выходное напряжение интегратора 3 равно нулю.

Таким образом, реакция устройства на дельта-импульсы (импульсная переходная характеристика или весовая .функция или окно) описывается выражением

О при

иб1,.дг

)РИ

И представляет собой симметричное

п

t

араболическое окно. Такое окно образуется путем трехкратной сверки

прямоугольного окна длительностью j Точность вьзделения постоянной составляющей зависит от частотных свойств устройства (спектрального окна, которое описывается преобразованием Фурье параболического временного 0 .окна. Учитывая-, что преобразование Ьурьё прямоугольного окна описывает|ся ядром Дирихле и теорему о свертjce функций времени спектральное окно устройства представляет собой 5 произведение трех ядер Дирихле. Ru.;.,

Такое спектральное окно характеризуется скоростью спада боковых лепестков 18 дб/октаву. 0 Уровень, первого бокового лепестка

составляет - 40,5 дб, а произведение ширины главного лепестка uf на время обработки Т равняется

д| -ТсЧ-.

Таким образом, по сравнению с прототипом улучшается точность вьделения постоянной составляющей в связи с тем, что скорость спада боковых лепестков увеличивается с б дб/окта0 ву до 18 дб/октаву, а число узлов

с прецизионными коэффициентами передачи значительно уменьшается.

Формула изобретения

5 Устройство для выделения постоянной составляющей, содержащее два интегратора, включенных последовательно, и два ключа, выходы которых подключены соответственно к инвертирующему и неинвертиругацему входам третьего интегратора, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введен запоминающий блок, причем выход второго интегратора подключен к входу первого ключа и входу запоминающего блока, выход которого соединен с входом второго ключа. Источники информации,

О принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 466516, кл. G Об G 7/19, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 633036, кл. G 06 G 7/18, 1978 .(прототип) .

Вход

дб/Jf.

trO

О

I

i,T

i.i