RU1833898C - Вычислительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых системах регулировани /Цель изобретени  - повышение точности и расширени  частотного диапазона . Сущность изобретени : устройство содержит интегросумматор Т. , нуль-орган 2, фазочувствительные выпр мители 3, 4, 5, 14, выпр мительные элементы 11, 13, триггер 12, сумматор 15. 2 ил.

Description

сл

с

со со

О) 00

о

00

Фиг.1

Изобретение относитс  к аналоговой вычислительной технике, может быть использовано в аналоговых системах регули ровани .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей, повышение точности и расширение частотного диапазона дифференцировани .

На фиг.1 представлена схема вычислительного устройства; на фиг.2 - диаграмма его работы.

Вычислительное устройство (фиг.1) состоит из интегросумматора 1, на вход которого подаетс  сигнал ХВх., а выход которого соединен с нуль-органом 2, выход которого подключен к управл ющим входам первого и второго фазочувствительных выпр мителей 3, 4, и ко входу триггера 12. Выход второго фазочувствительного выпр мител  4  вл етс  первым выходом устройства (выход А), а вторые входы (вход Y и вход Z)  вл ютс  информационными входами соответственно первого и второго фазочувствительных выпр мителей 3, А, а выход первого фазочувствительного выпр мител  3 соединен с суммирующим входом интегратора 1 и со вторым входом нуль-органа 2. На информационные входы фазочувствительных выпр мителей 3, 4 подаютс  сигналы Y и Z (в простом случае это может быть посто нное опорное напр жение), а на выходе второго фазочувствительного выпр мител  4 по вл етс  сигнал, пропорциональный функциональному преобразованию над входными сигналам ХВх., Y, Z.

Фазочувствительные выпр мители могут быть реализованы на резисторах 6, 7, 8, ключа 9 и операционном усилителе 10. Причем , вход информационного сигнала через резисторы 6, 7 соединен с инверсным и неинверсным входами операционного усилител  10, в обратной св зи которого включен резистор 8. Выход нуль-органа 2 соединен с управл ющим входом ключа 9, фазочувствительных выпр мителей 3 и 4, соедин ющий неинверсный вход операционного усилител  10 с общей точкой устройства.

Выход второго фазочувствительного выпр мител  4 через первый выпр мительный элемент 11 соединен с информационным входом третьего фазочувствтиельного выпр мител  5, а выход нуль-органа 2 через счетный триггер 12 соединен с управл ющим входом третьего фазочувствительного выпр мител  5.

В вычислительное устройство введены второй выпр мительный элемент 13, четвертый фазочувствительный выпр митель 14 и сумматор 15. причем, выход второго фазочувствительного выпр мител  4 череэ

выпр мительный элемент 13 соединен с информационным входом четвертого фазочувствительного выпр мител  14, а выход триггера соединен с управл ющим входом

четвертого фазочувствительного выпр мител  14, выход которого соединен с первым входом сумматора 15. второй вход которого соединен с выходом третьего фазочувствительного выпр мител  5, а выход сумматора

15 образует второй выход устройства.

Устройство работает следующим образом . Входной сигнал Хвх подаетс  на первый вход интегратора 1, на второй вход которого подаетс  напр жение с выхода

первого фазочувствительного выпр мител  3, пропорциональное напр жению Y, пол рность которого определ етс  состо нием ключа 9. Таким образом, на вход интегратора подаетс  сигнал (Хвх± Y), под

действием которого на выходе интегратора 1 по вл етс  растущее напр жение, которое сравниваетс  с напр жением Y на входе нуль-органа 2. При равенстве напр жений на выходе интегратора 1 и первого фазочувствительного выпр мител  3, нуль-орган 2 переходит в противоположное состо ние, что измен ет пол рность сигнала Y. Так как величина I Y I. Г Хвх ,. то напр жение на выходе интегратора 1 начинает уменьшатьс  и этот процесс идет до тех пор, пока не срабатывает нуль-орган 2. Следовательно, на выходе нуль-органа 2 по вл ютс  пр моугольные импульсы (фиг.2б), длительность т которых пропорциональна входному сигналу Хвх и обратно пропорциональна величине Y.T.e. временные параметры пр моугольного импульса т св заны с сигналами X и Y следующим соотношением:

40

г К

X

где К- коэффициент пропорциональности. Так как амплитуда пр моугольных импуль- сов измен етс  пропорциональносигналу Z, то сигнал на выходе фазочувствительного выпр мител  и определ етс  соотношением:

50

A K(Ј)Z

Выход фазочувствительного выпр мител  4 соединен через выпр мительные элементы 11, 13 соответственно с информационными входами третьего и четвертого фазочувствительных выпр мителей 5, 14. Благодар  выпр мительному элементу 11 на вхол третьего фазочувствительного выпр мител  5 подаютс  импульсы положительной пол рности (фиг,2в).

а благодар  выпр мительному элементу 13 на вход четвертого фазочувствительного выпр мител  14 подаютс  импульсы отрицательной пол рности (фиг.2г). В то же врем  на информационные входы третьего и чет- вертого фазочувствительных выпр мителей 5,. 14 поступает сигнал с выхода счетного триггера 12. Так как вход счетного триггера 12 соединен с выходом нуль-органа 2, то на выходе триггера 12 получаем последова- тельность импульсов, частота которых в два раза меньше частоты на выходе нуль-органа 2 (фиг.2д). Фазочувствительные выпр мители 5, 14 в зависимости от состо ни  ключа 9 могут либо повтор ть входной сигнал, либо его инвертировать. При единичном уровне триггера 12 ключ 9 закрыт и усилитель 10 инвертирует входной сигнал, а при нулевом уровне ключ 9 разорван и усилитель 10 повтор ет входной сигнал. Тогда диаграмма импульсов на выходе третьего фазочувствительного выпр мител  5 имеет вид (фиг.2е), а на выходе четвертого фазочувствительного выпр мител  14 имеет вид (фиг.2и). При- чем, по фиг.2е нечетные импульсы имеют отрицательную пол рность, а четные - положительную , а по фиг.2и нечетные импульсы имеют положительную пол рность, а четные - отрицательную. Так как сигнал хбх растет (фиг.2а), то длител ьность каждого последующего импульса на выходе фазочувствительного выпр мител  5 будет больше предыдущего (фиг.2е), а длительность каждого последующего импульса на выходе фа- зочувствительного выпр мител  14 будет меньше предыдущего. Таким образом, если просуммировать последовательность импульсов на выходе фазочувствительного выпр мител  5, то получим положительное напр жение, пропорциональное росту входного сигнала. Положительное напр жение, пропорциональное росту входного сигнала, по витс  и .на выходе фазочувствительного выпр мител  14. Выходные сигналы сумми- ру сь в сумматоре 15, определ ют скорость изменени  входного сигнала Хвх. Так как выходное напр жение сумматора 15 определ етс  при положительных и отрицательных импульсах нуль-орган а 2, то это увеличивает точность определени  производной за счет увеличени  количества операций суммировани  на заданном интервале времени и за счет уменьшени  времени запаздывани .

Кроме того, напр жение, пропорцио- нальное производной, часто должно определ тьс  в виде посто нного уровн , дл  чего выходные сигналы фазочувствительных выпр мителей следует пропускать через фильтры, которые уменьшают эффект дифференцировани . В предлагаемом устройстве посто нные-времени фильтров могут быть уменьшены, так как импульсы следуют с удвоенной частотой.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет повысить точность дифференцировани  и расширить диапазон частот, при котором выполн етс  дифференцирование .

Описание работы устройства показывает , что оно достаточно простое и обладает широкими возможност ми. Применение таких устройств в след щих системах сокращает номенклатуру функциональных преобразователей и позвол ет в системах регулировани  за счет введени  сигналов, пропорциональных производным, получить более высокие качественные показатели (большое быстродействие, меньшую величину перерегулировани ).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Вычислительное устройство, содержащее последовательно соединенные интег- росумматор и нуль-орган, выход которого подключен к управл ющим входам первого и второго фазочувствительных выпр мителей , первый вход интегросумматора соединен с первым входом устройства, выход второго фазочувствительного выпр мител   вл етс  первым выходом устройства, второй и третий входы устройства подключены к информационным входам соответственно первогр и второго фазочувствительных выпр мителей , выход первого из которых соединен с вторым входом интегросумматора и с входом нуль-органа, о тличающеес  тем, что в него введены два выпр мительных элемента, два фазочувствительных выпр мител , триггер и сумматор, выход второго фазочувствительного выпр мител  через первый и второй выпр мительные элементы соединен с информационными входами соответственно третьего и четвертого фазочувствительных выпр мителей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а выход нуль-органа через триггер подключен к управл ющим входам третьего и четвертого фазочувствительных выпр мителей.

   га

   2b

   2в

   2д

   2U

   Е,

   И.

   t