SU769560A1 - Дифференциатор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  « аналоговой вычислительной те., а точнее -к. устройст1ва;м вычислени  дифференциалов функций, представленных в виде злектричеоких сигналов .5

Известны дифференциаторы, построенные на основе электронных усилителей и двухполюсных элементов (активных :и реактивных ), ,в:ключен,ных во входную цепь усиллтел  ,и щель обратной св зи {1.Ю

Недостатком устройств  вл етс  невысока  точность выполнени  олераци.и д ифференцировани , св задна  с (Временным дрейфом выходного налр жени  усилител .5

Известен дифференциатор на основе усилител  электричеокого напр женл , который содержит диффереН|Ц ирующую емкость во вход,ной дели усилител  2.

Эффект диффepeifтироваии  в таком 20 устройстве основан «а хорошо известной зав;иои1 .мост1И тока, протекающего через емкость , :И напр жени , падающего «а ней.

Однако (В известном устройстве значение дифференциала входного напр жени  за- 25 виоит от параметров электрической емкости (абсолютного значени  емкости, временного и температурного дрейфа емкости, .со лрот1И|Влен,и  утечК|И емкости и др.), требуемые величины которых невозможно 30

обеспечить, использу  современную интегральную технологию.

Наиболее близким ло технической сущности К изобретен1ию  вл етс  зстройстао, содержащее оиераадионный усилитель и решающую цепь, выполненную в виде сегнетопьезоэлектрической пластины, на одну поверхность которой нанесены лараллельно входной электрод, выходные электроды и электрод о братной св зи, лодключенный к выходу операционного усилител , вход .которого соединен с выходными электродами .

Однако это устройство обладает недостаточной точностью дифференцировани .

Целью изо:бретени   вл етс  ловышение точности дифференцировани .

Эта цель достигаетс  тем, что дифференциатОр , содержащий операционный усилитель и решающую цепь, выполненную в виде сегнетопьезоэлектрической пластины, на одну поверхность которой нанесены лараллельно первый входной электрод, два выходных электрода и электрод обратной св зи, лодключенный к выходу оп радаюнного усилител , вход :Которого соединен с выходными электродами, содержит формирователь налр жени  настройии, а на вторую ловерх,ность сегнетольезоэлектрической пластины нанесены второй входной электрод , расположенный аим1метр,ично нервому входному электроду и соединенный с шиной нулевого потенциала, два электрода наС11РОЙ-КИ , на«есен.ные сим1метр|Ично выходны ,м элбктродам и подключенные к -соответствующим выхода(М фор1м;ировател  лалр жени  наетройки, и второй электрод обратной св зи, расположенный симчметрично первОМу электроду обратгной св зи .и соеди«енный с ш,инои нулевого потенциала. Сегнетопьезоэлектрическа  плаетина ш объеме, заключеннОМ между элект1рода1М|И .настройкп И выходными элект1рода1ми, лол |риэо1ваны (Б одиом :калравлен1ии.

Применение еегнетоэлактри-ческой пластины с на,несен«Ы1МИ на ее поверхност.н электрода-ми позвол ет преобразовать временное представление электрического сигнала )в прастранствеЕНое и уменьшить за счет этого вли ние неточности изготовлени  и временных дрейфов |диффе(ре,нци.рующих элементов.

На -чертеже показана схема дифференциатора .

Дифферендиатор содержит пластину / 1ИЗ се-гнетоэлектрического материала. На ее противоположные П01верх1ности нанесены входные электроды 2. На одну из поверхностей Пластины / параллельно электроду 2 ланесены два выходных электрода 3, подключенных к оп«е|ра,ционно1му усилителю 4. На другую поверхность пластины / нанесе .ны параллельно электроду 2 электроды 5 |Настрой;ки, расположедные проти1В электродов 3. Электроды 5 настройки подключены к формирователю 6 .напр лсени  .настройки или 1К шине нулевого потендиал.а.

Дл  дальнейшего повышени  точности дифференцировани  на пластину 7 нанесена лара электродов 7 обратной св зи. Один из них подключен к выходу усилител  4, а другой - к шине нулевого потеициала. Материал пластины / в-области перекрыти  электродов 2, 7 пол ризован при изготов.лении устройства, а электрадов 5,3 - приложением к электроду 5 напр жени  формировател  6.

Дифферепцир01В:ание входного элект1рического сигнала, представленного последовательностью дискретных отсчетов, происходит следующи1м О|бразом. Входной электрический сигнал поступает на электрод 2. Вследствие обратного пьезоэффекта каждый дискретный отсчет возбуждает в материале пластины :механическую 1волну, распростран юш ,уюс  в объеме пластины. Последовательность дискретных отсчетов определ ет формирование в объеме пластины пакета ,механическ|их воли. Указанный пакет при движении :в пластине / проходит в област х, з-аключенных между электродами 5 и 5. Вследствие пр мого пьезОэффекта (каждый электрод 3 в;месте с электродом 5 oi6pa,3yeT генератор тока, величина которого строго пропорциональна амплитуде механическои волны, а следовательно, и входного отсчета. В Момент времени на выходных электродах наблюдаютс  сигналы, сдвинутые относительно ti на врем , обусловленное конечной скоростью движени  механической волны от одного выходного электрода 3 к другому. В этом случае на паре электродов 3 существуют сигналы

t/,3(.(/), f/23((i + A/),

где /Ci, /С/, /(2, К.2 - соответственно коэффициенты электромеханического преобразовани  входного 2 и выходного 3 электродов;

вх, (Jп - входное напр жение; А/ - врем  перемещени  пакета (Механических волн от одного выходного электрода 3 - другому. Как известно, дифференциал равен

di) Y(} dx.

В вычислительной тех,нике вычисление дифференциала, как ир.авило, замен ют определением приращени  входного напр жени  за фиксированный малый промежуток времени. Сле|Довательно, дл  определени  дифференциала

sign /Ci -sign /С/, или sign/Cg -sign/(2(1)

или sign С/вх -sign (7вхВ этом случае

аы. - u,,{t) - u,,(h К, -к, u,,(t, ч-до-/ 1-л-2 вх (-),

при К, и |л-., i/f./ U,,,-K,U,Ati + t}.t. (2)

Это соответствует определению дифференциала функции.

Удовлетворение р1авенства (1) обеспечиваетс  пол ризацией сегнетоэлектрического иМатериала пластины в области пе|рекрыти  электродов 5 и 5 во взаимно противоположных направлени х.

Дальнейшее повышение точности дифференцировани  осуществл етс  подключением :К вЫХОду усилител  4 электрода 7 обратной ав зи. В этом случае

// If. У пыхСО

-ПГ- 7 л7

где /Сз - коэффициент электромеханического преобразовани  электрода обратной св зки;

Claims (1)

1. Формула изобретения 25

   Дифференциатор, содержащий операционный усилитель и решающую цепь, выполненную в виде сегнетопьезоэлектрической пластины, ,на одну поверхность которой 30 нанесены параллельно первый входной электрод, два выходных электрода и электрод обратной связи, подключенный к выхо ду операционного усилителя, вход которого соединен с выходными электродами, отличаю щ.и й с я тем, что, с целью повышения точности дифференцирования, дифференциатор содержит формирователь напряжения настройки, а на вторую поверхность сегнетопьезоэлектрической пластины нанесены второй входной электрод, расположенный симметрично первому входному электроду и соединенный с шиной нулевого потенциала, два электрода настройки, нанесенных симметрично выходным электродам и подключенных к соответствующим выходам формирователя напряжения настройки, и второй электрод обратной связи, расположенный симметрично первому электроду обратной связи и соединенный с шиной нулевого потенциала, — причем сегнетопьезоэлектрическая пластина в объеме, заключенном ‘Между электродами настройки и выходными электродами, поляризована в одном .направлении.