Коррелятор Советский патент 1981 года по МПК G06G7/19 

(5) КОРРЕЛЯТОР

1

Изобретение относится к аналогевой вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для передачи дискретной информации и в измерительных приборах, в которых необходимо вычислить свертку сигнала с опорным напряжением, имеющим форму меандра.

Известен коррелятор, который содержит аналоговые ключи (прерыватели), управляемые прямоугольным сигналом, и интегратор на операционном усилителе. При этом на входы аналоговых ключей подается симметричный входной сигнал, а на управляющие входы управляющий сигнал подается противофазно, интегратор собран на Ьперационном усилителе р

Точность коррелятора уменьшается при необходимости работы от источника сигналов с несимметричным выходом.

Наиболее близок к предлагаемому коррелятор, который содержит операционный усилитель, между входом и

ВЫХОДОМ которого включен интегрирующий конденсатор, и аналоговые ключи, образующие два прерывателя, сигнал на входы этих прерывателей подается симметрично, управление прерывателями осуществляется противофазно 2}.

Основные погрешности известного коррелятора определяются степенью симметричности входного сигнала,для

10 выполнения этого требования необходимо использовать либо трансформаторы, что является нетехнологичным, либо операционные усилители, что усложняет схему, увеличивает потреб«5ление энергии и ограничивает рабочую полосу частот, и степенью идентичности коэффициентов передачи прерывателей как в открытом, так и закрытом состоянии, выполнение этого тре20бования накладывает существенные ограничения на используемые элементы и значения номиналов резисторов в интеграторе. 3 Для уменьшения влияния прерыателя в открытом состоянии сле1ует увеличивать сопротивление резистора в интеграторе, что приводит | увеличению вредного влияния -входных токов операционного усилителя. Все эти обстоятельства приводят к уменьшению точности и динамического диапазона особенно при необходимости работы от несимметричного источника сигнала. Цель изобретения - упрощение схемы коррелятора. Для достижения поставленной цели в коррелятор, содержащий переключатель, вход которого является первым входом коррелятора, и операционный , усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен конденсатор, введены два масштабных резистора и параллельно соединенные резистор и конденсатор, первая общая точка которых объединена со входом резистивного делителя и является .вторым входом коррелятора, а вторая соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, который соединен с шиной нулевого потенциала через первый масштабный резистор и с выходом переключателя через второй масштабный резистор, второй выход переключателя соединен с шиной нулевого потенциала. Таким образом, предлагаемое устройство содержит только один аналоговый ключ, управляемый источником опорного напряжения с несимметричным выходом, причем источник сигнала также должен иметь несимметричный выход.Эти особенности коррелятора позволяют отказаться от дополнительных симметрирующих устройств и снижают требования, связанные с идентичностью характеристик ключей, что позволяет увеличить точность и динамический диапазон при работе от несимметричности источника сигналов На чертеже приведена функциональная схема коррелятора. Несимметричный источник 1 сигнала через резистивный делитель напряжения, образованный масштабными резисторами 2 и 3, соединен с неинвертирующим входом операционного уси лителя и через параллельное соединение конденсатора 5 и резистора 6 с инвертирующим входом этого операционного усилителя. Между инвертирую щим входом и выходом операционного усилителя включен интегрирующий конденсатор 7. Между инвертирующим входом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала включены первый масштабный резистор 8 и последовательно соединенные .второй масштабный резистор 9 и ключ 10. На управляющий вход аналогового ключа подается управляющее напряже- ние от источника 11 опорного напряжения. Можно показать,что операция св.ертки сигнала Ug.j(t) с опорным меандровым напряжением Uon(t) сводится к интегрированию Ug(t), причем интегралу должен быть присвоен знак, совпадающий со знаком опорного-напряжения на интервале интегрирования. Операторная передаточная функция предлагаемого коррелятора Т{р), определяемая как отношение изображения по Лапласу выходного напряжения U5bix(p) t изображению входного напряжения UpyCp), имеет вид )-()(.. --щщ) где G и С - соответственно проводимости резисторов и емкости- конденсаторов; индексы соответствуют позициям чертежа. эквивалентная проводимость двухполюсника, образованного резисторами 6 и 8 с ключом 10. Очевидно, что где Gj - проводимость ключа. Если выполняется условие % Ч то (1) переходит 1 э -GfeG-b Т(р) Рассмотрим один из частных случаев выполнения (k) Г Г Г Ч Jl L-. Заметим, что проводимость кл меняется в зависимости от управ щего напряжения и, конечно, мен эквивалентная проводимость. При проводимость открытого ключа ра бесконечности, а закрытого - ну получаем эквивалентные проводим для открытого G и закрытого G ключей Gg+Gj S-. Подставив (7) в (3), получае значения передаточной функции д открытого Тр(Р) и закрытого ключей ТО(Р) Gg+G 9 -Gfe . Gg -Gfe з(р)с При выполнении условия -Gg), S 2(G, переходят в соотношение Ge -Gg ГС(Р) 7 2 G6 -Gg тЛр) - Переходя от передаточных фун (10) к мгновенным значениям вых напряжений, получаем Таким образом, предлагаемое устройство интегрирует входной сигнал со знаком, определяемым опорным напряжением, которое управляет положением ключа. Предлагаемый коррелятор значительно проще известных, не требует противофазного опорного напряжения и может работать от источника сигнала с несимметричным выходом, что позволяет поднять точность выполнения операции свертки. Формула изобретения Коррелятор, содержащий переключатель, вход которого является первым входом коррелятора, и операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен конденсатор, отли чающийся тем, что, с целью упрощения, в.него введен резистивный делитель напряжения, два масштабных резистора и параллельно соединенные резистор и второй конденсатор, первый общий выход которых объединен со входом резистивного делителя и является вторым входом рьррелятора, а второй соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, который соединен с шиной нулевого потенциала через первый масштабный резистор и с первым выходом переключателя через второй масштабный резистор, второй выход переключателя соединен с шиной нулевого потенциала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3992..617, кл.О Об G 7/19, опублик. 1977. 2. Авторское свидетельство СССР N 371582, кл. G Об F 15/336, 1971 (прототип).