SU389515A1 - Интегрирующее устройство - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике.

Устройст-во может быть использовано как в электронных вычислительных машинах, так и в различных устройствах автоматики дл  интегрировани  в течение длительного времени некоторой входной информации, представленной в виде напр жени  синусоидальной или а-налоговой фopJмы.

Известно интегрирующее устройство, содержащее интегрирующий усилитель с коЯлЧенсатором в цепи обратной св зи, .пороговый элемент , выход которого подключен к .коммутатору И ко входу запоминающего преобразовател , -сумматор, блок вычитани  и управл емые с выхода коммутатора вентили.

Дл  данного устройства характерны невозможность вьтолйеии  долговременного интегрировани  синусоидального входного сигнала , низка  точность результата интегрировани , .вызванна  значительным временем раврйда Нако.пительного конденсатора интегрирующего усилител ; невысока  надежность и узка  область применени .

Цель изобретени  - повышение точности долговременного интегрировани  и надежности работы устройства.

Предлагаемое устройство отличаетс  тем, что источник входного ситналв лодключен ко входу интегрирующего уоилител  через поS

следовательно соединенные лреобразойатёль пол рности и входные управл емые вентили, выход усилител  -- ко вхоДу одного выходного управл емого вентил  непосредственно и 5 через блок вычитани  - ко входу другого выходного управл емого вентил ; выходы вентилей объединены и соединены с оДним из входов порогового элемента и -сумматора, другой вход noporoBOiro элемента и вход блока вычитани  подключены к источнику опорного напр жени .

На фиг. 1 .представлена блок-схема .предлагаемого устройства; на фиг. 2 -- функц.иоиальна  схе.ма; на фиг. 3 (а, б, в, г) - виды

5 сигналов в отдельны;х точках схемы (на фиг. 3,й нредставлен вид изменени  входного сигнапа, на фиг. 3,6 - график изменени  напр жени  на выходе преобразовател , а на фиг. 3, в, г - 1В11ДЫ иЗ менени  напр жени  на

0 входе и выходе порогового устройства).

На фиг. 3,а ра-ссматриваетс  случай синусоидального входного сигнала,  вл ющийс  наиболее характерным видом сигнала дл  многих датчико:в производительностей.

5 Предлагаемое интегрирующее устройство {фиг. 1) состоит из преобразовател  пол рности /, на одном из выходов которого удерживаетс  всегда положительна  пол рность сигна а , а на другом - отрицательна ; входных

0 управл емых вентилей 2 а 3, интегр1ирующего

усилител  4, на выход которого подключены выходные управл емые вентпли 6 и 7, причем вентиль 6 подключен непосредственно, а вентиль 7 - через блок вычитани  5; .порогового элемента 8, выход которого юдключеи к ком,мутатОру 9, содержащему статичесК||111 триггер « две схемы бло,ков согласован и  (фиг. 2), и ко .входу за,поминаюи.1,его .преоб разовател  электротшото сигнала в аналоговое нап р жение 10. Последний содержит ло три  чейки двоично-дес тич-ных декадных счетчиков и (которые обладают свойством не разрушать иакопленной ««формации прИ выключении питающего напр жени ) и цифро-аналоговых преобразователей 12.

Кроме того, интегрирующее устройство содержит инвертор 13 дл  нивертироваии  полЯ .р«ост1И управл ющего сигнала дл  входного вентил  2, блок цифровой индикации 14 с дешифраторами 15 и цифровыми иидикаторами 16, блок запуска 17, сумматор 18, клеммы 19 дл  вывода результатов интегрировани  двоично-дес тичного числа « клеммы 20 дл  вывода результата в виде аналогового напр жени .

В исходном состо нии, когда включены источиики питавИЯ, «ажатием на .кнолку К (фиг. 2) с блока запуска 17 «а блок запоминающего преобразовател  10 лодают имлульс сброса и уста«авл1ивают на нуль счетчики 11; соответственно на выходах устройства (клеммы 19 ц 20) также устанавлнваютс  нули.

Интегрирующий усилитель 4 запускаетс  также от блока 17, дл  чего необходимо однократное нажатие ла кнолку Kz (фиг. 2). При заиуске устройства: на выходе блока 17 формирзютс  однов-ременно два сигнала. Один из них в виде электрического имлульса подаетс  «а коммутатор 9, л «а его выходах образуютс  два сигнала, удерживающие вентили 2 и 6 в открытом состо нии, а вентИли гЗ и 7 - в закрытом. По другому сигналу с выхода блока запуска /7 электромагнитное реле РО раз мыкает cBoii нормально закрытый контакт 1Ро в обратной «в зи интегрирующего усилител  4, а с помощью контакта 2Ро нереходит на самоблокировку (фиг. 2). С этого момента интегрирующее устройство начинает функционировать.

Следовательно, iB начальный момент fo и«тегрирующнй усилитель 4 интегрирует положительную составл ющую входного сигнала, поступающего с одного .из выходов блока /. Пройд  через отпертый вентиль 2, сигнал подаетс  «а ВХОД Интегрирующего усилител .

Сигнал интегрировани  отрицательной лол риости с выхода блока 4 через отырытый вентиль 6 лодаетс  на вход лорогового элемента 8; здесь он сравниваетс  с олорным напр жением Vn лоложительиой -пол рности.

Посто нное опорное напр жение попадает на вход блока вычитани  5, на другой вход которОГО подаетс  интегрирующее напр жение отрицательной пол рности. В блоке 5 интегрирующее напр жение вычитаетс  из

порогового. Результирующее цалр жение поступает Иа вход вентил  - 7, но лоскольку в данный лериод вентиль 7 закрыт, на вход лороговОГО элемента 8 оно не Лэладает. Когда нротивопол рные наир жеин  .L/,,- (фиг. 3, fl) станов тс  одинаковыми, на выходе порогового элемента 8 образуетс  имлулыс счета (фиг. 3,г), который одновременно поступает на вход ком-мутатора 9 и

вход запомипающего лреобразовател  10.

Под действием имлульса «а блок 9 пол рность улравл юнлих сигналов «а его выходах измен етс ; следовательно, закрываютс  вентили 2 и 6 И открываютс  вентили 3 и 7. В адомент лереключени  ве1ггПлей напр жени  L,, и Unuf на входе блока 5 станов тс  нулю. Напр жение Иа выходе того же блока также равно нулю. Переключением вентилей 2, 3, 6, 7 на вход интегрирующего усилител 

4 Через открытый вентиль 3 подаетс  входное налр жение отрицательной пол рности. Пол рность интегрирующего напр жени  на выхОДе блока 4 мен етс  (начинаст уменьшатьс  «аколленный отрицательный сигнал). Соответственно на выходе блока вычитани  5 (фиг. 2) иачинает постепенно расти отрицательное Напр жение, которое через открытый вентиль 7 подаетс  па вход лорогового элемента S. Таким образом «обратный ход ироцесса интегрировани  преобразуетс  в «пр мой .

Это лреобразование лроисходнт с помощью активного разр да конденсатора (лодразумеваетс  разр д конденсатора токОМ, вызван:иым лротиволол рным входным напр жением ), при котором в Момент полного разр да (нулевое нанр жение на выходе интегрирующего усилител ) нара стающее напр жение на входе Порогового элемента снова достигает

норогового уровн , так как на входе блока вычитани  5, в качестве которого используетс  операционный усилитель, работающий в режиме суммировани  с одновременным инвертированием знака входного налр жеии , мен ющеес  интегрирующее напр жение отрица:тельной лол рности лосто нно вычитаетс  из опорного Un,  вл ющегос  лороговым налр жением лоложительной пол рностн, которое одновременно поДаетс  на вход порОГового

элемента 8. В перИод «обратного хода процесса интегрировани  вентиль 7, лодкл Оченный на выходе блока вычитани  5, находитс  в открытом состо нии, н результирующее иапр жение подаетс  на другой вход порогового

элемента 8.

Следовательно, леременна  составл юща  ступенчатОГО интегрировани , выдаваема  интегрирующим усилителем 4 одновременно на вход порОГового элемента 8 и на один из входов сумматора 18, каждый раз, достигнув уровн  лорогового налр жени  -i-U, скачкообразно сбрасЫВаетс  на «нуль. Врем  сбрасывани  на «нуль определ етс  лродолжительностью переключени  электронных вентилей , в результате чего практически устран етс  погрешность интегрировани , вызванна  потерей входной ипформа;ции во врем  каждого очередного сброса на «нуль интегрирующего усилител  4.

Вид изменени  переменной соста вл ющей долгоеремеииого иитегрировани  1ИЗ0б;ражен на фиг. 3, в.

Импульсы счета с выхода Норогового элемента 8 (фиг. 3, г) поступают таиоке на вход запоминающего преобразовател  10, где считываютс  с помощью двоичнО-дес тичных счетчиков //, н, с одной стороны, через дешифраторы /5 инд цируютс  цифровыми «ндккаторамп 16, а, с другой стороды, с помош .ью цифро-аналоговых лреобразосателей 12 преобразуетс  в аналоговое На1пр жение.

Максимальное количество им.пульсов, которое можно записать в счетчиках 11 запоминающего устройства 10, соответствует дес тичному ч.ислу 999.

Питан е каждой  чейки цифро-аналоговых преобразователей 12 одним стабилизированным этапоННым напр жением -t/g с последующим мас1птабирова1 ием и суммированием сигналов в блоке 18 улучшает услов1   работы электроиных ключей цифро-аналоговых преобразователей. Это существенно повышает точность работы цифро-аналоговых преобразователей 12 и тем самым всего интегрирующего устройства.

Таким образом, на входе блока 18 складываютс  одновременно четыре составл ющих напр жени  интегрировани , три из которых снимаютс  с выходов блока 12, а одна - с выхода интегрирующего усилител  4 через

вентиль 6 в случае «пр мого хода процесса интегрировани  и через блок вычитани  5 и вентиль 7 при «обратном ходе .процесса. Включение в депь обратной св зи олерационного усилител  сумматора /5 конденсатора Со (фиг. 2) позвол ет добитьс  доста точной  нерциОНностн сумматора, что нес-бходимо дл  устранени  скачкси и разрывности процесса интегрироваНи . Это о-беснечивает

плавность изменени  выходного нанр жепл .

Предмет изобретени 

Интегрируюпдее устройство, содержащее

ИНтегрируюЩИЙ ус1 литель с конденсаторо.м в цени обратной св зи, пороговый элемент, выход которого подключе к ко ;мутатору л ко входу заномииающего преобразовател , сумматор , блок вычитани  и управл емые с выхода коммутатора веити.и, отличаюк еес  тем, что, с целью повышбНН  точности долговре генного Интегрировани  и надежности устройства , ИСТОЧНИК входного сигнала подключен ко входу гпгтегрнрующего усилител  через

последовательно соединенные преобразлпатель нол рностп н входные управл емые вентили , .выход }сил те.;1  - ко в.ходу одного выходного yrlpaвл e :o,гo вент-ил  непосредствешю и через бло.к вычитани  - ко входу

другого выходного унравл емого вентил , выходы вентилей объеди ены и соединены с одним из входов порогового элемента и сумматора , другой вход порогового элемента и вход блока вычитани  подключены к источнику

опорього напр жени .