Устройство для определения приращений напряжения Советский патент 1982 года по МПК G06G7/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к аналоговой технике. Известны устройства, в которых производная входного сигнала вырабатывается как приращение сигнала,опре деляемое с ЧИСТОТОЙ тактирующего эле мента и Одно из них содержит дифференциальный усилитель, входы которого чер запоминающие конденсаторы связаны с шиной нулевого потенциала и через поочередно замыкаегллеключи - с входом устройства. Управляющие входы кл чей соединены с выходами задающего генератора l. Недостатком устройства является то, что перезаряд запоминающих конденсаторов происходит только через источник входного сигнала. Специальных цепей разряда конденсаторов не предусмотрено, поэтому при нгшичии существенного выходного сопротивления источника в работе устройства проявляется инерционнорть, что ухудшает точность дифференцирования. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее Три запоминеи щих конденсатора, цепи заряда и разряда их с ключами и суммирующий усилитель. В данном устройстве обеспечены хорошие условия для перезаряда конденсаторов tSJ. Недостатком этого устройства является относительно медленный темп взятия приращений: каждое следующее приращение берется за три такта работы. В первом такте один из конденсаторов фиксирует первое мгновенное значение входного напряжения, затем следукнцее мгновенное значение запоминается другим конденсатором, а потом разность указанных значений, запомненная третьим конденсатором, поступает на вход усилителя. Такой режим определяет при прочих равных условиях более низкую динамическую точность в вычислении производной. Цель изобретения - повышение динамической точности. Эта цедъ достигается тем, что устройство для определения приращений напряжения, содержащее три запоминающих конденсатора, операционный усилитель, выход которого явля- . ется выходом устройства, генератор прямоугольных импульсов и ключи,при этом вход устройства через первый, второй и третий ключи связан с первыNffit обкладками соответственно первого, второго и третьего запоминающих конденсаторов, вторые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственно через четвертый и пятый ключи соединены с шиной нулевого потенциала, а через шестой иседьмой ключи - с инвертирующим входом операционного усилителя, содежит четвертый и пятый запоминающие конденсаторы, дифференцирующий элемент, инвертор, а также восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый ключи, при этом первые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственно через восьмой и девятый ключи соединены с шиной нулевого потенциала, первая обкладка третьего запоминающего конденсатора через десятый ключ соединена с инвертирующим входом операционного ycилитeJГIя, первая о.бкладка четвертого запоминающего конденсатора через одиннадцатый ключ соединена с входом устройства, а через двенадцатый ключ - с инвертирующим входом операционного усилителя, вторые обкладки третьего и четвертог запоминающих конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала, пятый запоминающий конденсатор включен между инвертирунвдим входом и выходом операционного усилителя, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом инвертора и с управляющими вхо.дами первого, пятого, шестого, девятого, десятсго и одиннадцатого ключей, а выход инвертора соединен с управлякяцими входами остальных ключе

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, инвертор 2, операционный усилитель 3, дифференцирующий элемент 4, состоящий из конденсатора 5 и резистора б, запоминающий конденсатор 7, ключи 8-19, запоминающие конденсаторы 20-23, позицией 24 обозначен вход устройства, 25 - выход.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы от генератора 1 через дифференцирующий элемент 4 и инвертор 2 поступают на управляющие входы ключей 8-19,управляя их работой (включением. и выключением). Время, в течение которого ключи замкнуты, определяется длительностью управлякнцих импульсов В начальный момент времени t/ замыкаются ключи 10/14; 15, 18 ii 19. При этом конденсатор 21 заряжается практически мгновенно до величины входного, напряжения, однако это напряжение на вход оперЕЩИонного усилителя 3 не поступает, так как ключ

11 закрыт, В этот же момент времени через открытые ключи 14 и 15 практически мгновенно заряжается конденсатор 22 до напряжения входного сигнала, причем отрицательное напряжение приложено к инвертирукядему входу операционного усилителя 2, и на выходе 25 существует инвертированное, т.е. положительное, напряжение, по величине равное значению входного сигнала в момент времени t. Это напряжение существует до прихода следующего управляющего импульса,

В момент t2. прихода второго тактового импульса (с выхода элемента 4) замыкаются ключи 8, 11,- 14, 15 J 16 и 17. При этом конденсатор 21 практически мгновенно разряжается через замкнутый ключ 11 на инвертирующий вход операционного усилителя 3 (причем конденсатор 21 заряжен та/ким образом, что на входе усилителя будет положительное напряжение. В этот же момент времени конденсатор 23 заряжается до величины напряжения входного сигнала, причем отрицательный потенциал приложен в этот момент к инвертирующему входу операционного усилителя 3. Таким образом, в момент времени t на инвертирующий вход операционного усилителя 3 подаются два разнополярных напряжения, в результате чего они вычи таются и на выходе устройства формируется приращение напряжения за период, определяелфлй интервалом между соседними фронтами импульсов генератора 1. В следующий дискретный момент времени ts на управляющие входы ключей 9; 10; 12; 13, 18 и 19 вновь поступает импульс с выхода инвертора 2, конденсатор 21 вновь заряжается д величины входного сигнала и это напряжецие запоминается до прихода следукйцего тактового импульса. А на инвертирующий вход операционного усилителя 3 поступают два разнополярных напряжения с запоминающих конденсаторов 20 и 23, причем напряжение, запомненное конденсатором 20, равно величине входного сигнала в момент времени t2,поэтому на выходе устройства появится напряжение, равное их разности, т.е, выделится ;1риращение напряжения за второй интервал времени, В следующий дискретный момент времени опять замыкаются ключи 8, 11 14, 15, 16 и 17, и процесс повторяется.

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в повышении динамической точности без усложнения схемного решения. Использование в схеме безрезистивных элементов-Позволяет значительно повысить стабильность устройства к изменению внешних факторов, а также позволяет изготовлять схемы в одном интегральном исполнении и с одной технологией.

Формула изобретения

Устройство для определения приращений напряжения, содержащее три запоминающих конденсатора, операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, генератор прямоугольных импульсов и ключи,при этом вход устройства через первый, второй и третий ключи связан с первыми обкладками соответственно первого второго и третьего запоглинающих конденсаторов,: вторые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственно через четвертый и пятый ключи соединены с шиной нулевого потенциала, а через шестой и седьмой ключи - с инвертирующим входом операционного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения Динамической точности, устройство содержит четвертый и пятый запоминающие конденсаторы, дифференцирующий элемент, инвертор, а также восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый ключи, при этом первые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственно через восьмой и девятый ключи соединены с шиной нулевого потенциа.па,первая обкладка третьего запоминающего конденсатора через девятый ключ соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, первая обкладка 5 четвертого запоминакяцего конденсатора через одиннадцатый ключ соединена с уходом устройства, а через двенадцатый ключ - с инвертирующим входом операционного усилителя,вторые

0 обкладки третьего и четвертого запоминающих конденсаторов соедийены с шиной нулевого потенциала, пятый запоминающий конденсатор включен между инвертирующим входом и выходом

5 операционного усилителя, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом инвертора и с управляющими входами первого, пятого, шестого, девятого, десятого и одиннадцатого ключей, а выход инвертора соединен с управляющими входами остальных ключей.

5 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

Машиностроение, 1965, с. 277 (прототип) .