SU982016A1

SU982016A1 - Device for determining voltage increment

Info

Publication number: SU982016A1
Application number: SU813247291A
Authority: SU
Inventors: Владимир Анатольевич Кешишьян
Original assignee: Минский радиотехнический институт
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1981-02-09
Publication date: 1982-12-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ(54) DEVICE FOR DETERMINING VOLTAGE GROWTH

Изобретение относитс к аналоговой технике. Известны устройства, в которых производна входного сигнала вырабатываетс как приращение сигнала,опре дел емое с ЧИСТОТОЙ тактирующего эле мента и Одно из них содержит дифференциальный усилитель, входы которого чер запоминающие конденсаторы св заны с шиной нулевого потенциала и через поочередно замыкаегллеключи - с входом устройства. Управл ющие входы кл чей соединены с выходами задающего генератора l. Недостатком устройства вл етс то, что перезар д запоминающих конденсаторов происходит только через источник входного сигнала. Специальных цепей разр да конденсаторов не предусмотрено, поэтому при нгшичии существенного выходного сопротивлени источника в работе устройства про вл етс инерционнорть, что ухудшает точность дифференцировани . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство, содержащее Три запоминеи щих конденсатора, цепи зар да и разр да их с ключами и суммирующий усилитель . В данном устройстве обеспечены хорошие услови дл перезар да конденсаторов tSJ. Недостатком этого устройства вл етс относительно медленный темп вз ти приращений: каждое следующее приращение беретс за три такта работы . В первом такте один из конденсаторов фиксирует первое мгновенное значение входного напр жени , затем следукнцее мгновенное значение запоминаетс другим конденсатором, а потом разность указанных значений, запомненна третьим конденсатором, поступает на вход усилител . Такой режим определ ет при прочих равных услови х более низкую динамическую точность в вычислении производной. Цель изобретени - повышение динамической точности. Эта цедъ достигаетс тем, что устройство дл определени приращений напр жени , содержащее три запоминающих конденсатора, операционный усилитель, выход которого вл - . етс выходом устройства, генератор пр моугольных импульсов и ключи,при этом вход устройства через первый, второй и третий ключи св зан с первыNffit обкладками соответственно первого , второго и третьего запоминающих конденсаторов, вторые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственно через четвертый и п тый ключи соединены с шиной нулевого потенциала, а через шестой иседьмой ключи - с инвертирующим входом операционного усилител , содежит четвертый и п тый запоминающие конденсаторы, дифференцирующий элемент, инвертор, а также восьмой, дев тый, дес тый, одиннадцатый и двенадцатый ключи, при этом первые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственно через восьмой и дев тый ключи соединены с шиной нулевого потенциала, перва обкладка третьего запоминающего конденсатора через дес тый ключ соединена с инвертирующим входом операционного ycилитeJГI , перва о.бкладка четвертого запоминающего конденсатора через одиннадцатый ключ соединена с входом устройства, а через двенадцатый ключ - с инвертирующим входом операционного усилител , вторые обкладки третьего и четвертог запоминающих конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала, п тый запоминающий конденсатор включен между инвертирунвдим входом и выходом операционного усилител , выход генератора пр моугольных импульсов соединен с входом дифференцирующего элемента , выход которого соединен с входом инвертора и с управл ющими вхо .дами первого, п того, шестого, дев того , дес тсго и одиннадцатого ключей , а выход инвертора соединен с управл к цими входами остальных ключеThe invention relates to analog technology. Devices are known in which the derivative of the input signal is generated as an increment of the signal, defined by the CLEANING of the clock element and one of them contains a differential amplifier whose inputs are black and the storage capacitors are connected to the zero potential bus and alternately connect the keys to the input of the device. The control inputs of the keys are connected to the outputs of the master oscillator l. The disadvantage of the device is that recharging of storage capacitors occurs only through the input source. There are no special capacitor discharge circuits, therefore, when a substantial output impedance of the source is observed, an inertial effect appears in the device, which degrades the accuracy of differentiation. The closest in technical essence to the present invention is a device comprising Three memorizing capacitors, their charging and discharging circuits with keys and a summing amplifier. This device provides good conditions for recharging tSJ capacitors. A disadvantage of this device is the relatively slow rate of incrementing: each subsequent increment is taken in three work cycles. In the first cycle, one of the capacitors captures the first instantaneous value of the input voltage, then the next instantaneous value is remembered by another capacitor, and then the difference of the specified values, stored by the third capacitor, is fed to the input of the amplifier. This mode, other things being equal, determines a lower dynamic accuracy in the calculation of the derivative. The purpose of the invention is to increase the dynamic accuracy. This drive is achieved by the fact that a device for determining voltage increments, containing three memory capacitors, an operational amplifier, the output of which is -. The device output, the square pulse generator and the keys, the device input through the first, second and third keys associated with the first Nffit plates of the first, second and third storage capacitors, respectively, the second plates of the first and second storage capacitors respectively of the fourth and fifth keys connected to the zero potential bus, and through the sixth and seventh keys - to the inverting input of the operational amplifier, contains the fourth and fifth storage capacitors, a differentiating element, and the eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth keys, the first plates of the first and second memory capacitors, respectively, are connected to the zero potential bus through the eighth and ninth keys, the third plate of the third storage capacitor is connected to the inverting input of the operating port, the first tab of the fourth storage capacitor through the eleventh key connected to the input of the device, and through the twelfth key to the inverting input of the operating theater silicon, second plates of the third and fourth storage capacitors are connected to the zero potential bus, fifth storage capacitor is connected between the inverter input and output of the operational amplifier, the output of the square pulse generator is connected to the input of the differentiating element, the output of which is connected to the input of the inverter and to the control inputs The keys of the first, fifth, sixth, ninth, tenth and eleventh keys, and the output of the inverter is connected to the control inputs of the remaining keys

На чертеже представлена схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит генератор 1 пр моугольных импульсов, инвертор 2, операционный усилитель 3, дифференцирующий элемент 4, состо щий из конденсатора 5 и резистора б, запоминающий конденсатор 7, ключи 8-19, запоминающие конденсаторы 20-23, позицией 24 обозначен вход устройства, 25 - выход.The device contains a generator of 1 rectangular pulses, an inverter 2, an operational amplifier 3, a differentiating element 4, consisting of a capacitor 5 and a resistor b, a storage capacitor 7, keys 8-19, storage capacitors 20-23, position 24 denotes the input of the device, 25 - output.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Сигналы от генератора 1 через дифференцирующий элемент 4 и инвертор 2 поступают на управл ющие входы ключей 8-19,управл их работой (включением. и выключением). Врем , в течение которого ключи замкнуты, определ етс длительностью управл кнцих импульсов В начальный момент времени t/ замыкаютс ключи 10/14; 15, 18 ii 19. При этом конденсатор 21 зар жаетс практически мгновенно до величины входного, напр жени , однако это напр жение на вход оперЕЩИонного усилител 3 не поступает, так как ключ The signals from the generator 1 through the differentiating element 4 and the inverter 2 are fed to the control inputs of the keys 8-19, controlling their operation (switching on and off). The time during which the keys are closed is determined by the duration of the control pulses In the initial moment of time t / the keys are 10/14; 15, 18 ii 19. In this case, the capacitor 21 is charged almost instantaneously to the magnitude of the input voltage, however this voltage is not fed to the input of the OPERATIONAL amplifier 3, since the switch

11 закрыт, В этот же момент времени через открытые ключи 14 и 15 практически мгновенно зар жаетс конденсатор 22 до напр жени входного сигнала , причем отрицательное напр жение приложено к инвертирук дему входу операционного усилител 2, и на выходе 25 существует инвертированное, т.е. положительное, напр жение, по величине равное значению входного сигнала в момент времени t. Это напр жение существует до прихода следующего управл ющего импульса,11 is closed. At the same time, the capacitor 22 is almost instantly charged through the open keys 14 and 15 to the input voltage, with a negative voltage applied to the inverter to the input of the operational amplifier 2, and there is an inverted output 25. positive, the voltage equal to the value of the input signal at time t. This voltage exists before the next control pulse arrives,

В момент t2. прихода второго тактового импульса (с выхода элемента 4) замыкаютс ключи 8, 11,- 14, 15 J 16 и 17. При этом конденсатор 21 практически мгновенно разр жаетс через замкнутый ключ 11 на инвертирующий вход операционного усилител 3 (причем конденсатор 21 зар жен та/ким образом, что на входе усилител будет положительное напр жение. В этот же момент времени конденсатор 23 зар жаетс до величины напр жени входного сигнала, причем отрицательный потенциал приложен в этот момент к инвертирующему входу операционного усилител 3. Таким образом , в момент времени t на инвертирующий вход операционного усилител 3 подаютс два разнопол рных напр жени , в результате чего они вычи таютс и на выходе устройства формируетс приращение напр жени за период , определ елфлй интервалом между соседними фронтами импульсов генератора 1. В следующий дискретный момент времени ts на управл ющие входы ключей 9; 10; 12; 13, 18 и 19 вновь поступает импульс с выхода инвертора 2, конденсатор 21 вновь зар жаетс д величины входного сигнала и это напр жецие запоминаетс до прихода следукйцего тактового импульса. А на инвертирующий вход операционного усилител 3 поступают два разнопол рных напр жени с запоминающих конденсаторов 20 и 23, причем напр жение, запомненное конденсатором 20, равно величине входного сигнала в момент времени t2,поэтому на выходе устройства по витс напр жение, равное их разности, т.е, выделитс ;1риращение напр жени за второй интервал времени , В следующий дискретный момент времени оп ть замыкаютс ключи 8, 11 14, 15, 16 и 17, и процесс повтор етс .At time t2. the arrival of the second clock pulse (from the output of element 4) closes the keys 8, 11, - 14, 15 J 16 and 17. At the same time, the capacitor 21 is almost instantly discharged through the closed key 11 to the inverting input of the operational amplifier 3 (and the capacitor 21 is charged In this way, the capacitor 23 is charged to the voltage of the input signal, and a negative potential is applied at this moment to the inverting input of the operational amplifier 3. Thus, at the moment The voltage t across the inverting input of the operational amplifier 3 is applied to two different voltage voltages, as a result of which they are subtracted and a voltage increment is generated at the output of the device over a period determined by the spacing between adjacent edges of the generator pulses 1. At the next discrete time ts The key inputs 9; 10; 12; 13, 18, and 19 again receive a pulse from the output of inverter 2, the capacitor 21 is again charged with the value of the input signal, and this voltage is remembered until the next clock pulse arrives. And the inverting input of the operational amplifier 3 receives two different polarity voltages from the storage capacitors 20 and 23, and the voltage stored by the capacitor 20 is equal to the input signal at time t2, therefore, the output voltage of the device is equal to i.e., the voltage increment for the second time interval is highlighted; At the next discrete time instant, the keys 8, 11 14, 15, 16 and 17 are closed again, and the process is repeated.

Технико-экономический эффект от использовани изобретени заключаетс в повышении динамической точности без усложнени схемного решени . Использование в схеме безрезистивных элементов-Позвол ет значительно повысить стабильность устройства к изменению внешних факторов, а также позвол ет изготовл ть схемы в одном интегральном исполнении и с одной технологией .The technical and economic effect of using the invention is to increase the dynamic accuracy without complicating the circuit design. The use of resistance-free elements in the circuit allows to significantly increase the stability of the device to changes in external factors, and also allows the manufacture of circuits in one integral design and with one technology.

Claims

1.Patent of Great Britain No. 1310572, Cl. G About G 7/52, published. 1973.

2. Kazakov V.L. Computing devices of continuous machines,

Mechanical Engineering, 1965, p. 277 (prototype).