Дифференцирующее устройство

 

ДИФФЕРЕНЦИРУгаЦЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый и второй дифференциальные операционные усилители, выходы которых соединены с первыми крайними выводами соответственно первого и второго резистивных дета-лей , первый масштабирующий резистор, включенный между неинвертирующим входом первого дифференциального one рационного усилителя и шиной нулевого потенциала, и дифференцирующий конденс-атор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности дифференцирования и расширения области применения за счет обеспечения независимостей регулировки коэффициента передачи для положительных и отрицательных входных сигналов, оно содержит два регулируемых источника положительного и отрицательного смещения и второй масштабирующий резистор, включенный между неинвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала , инвертирующие .входы первого и второго дифференциальных операционных усилителей соединены с первой обкладкой дифференцирующего конденсатора и с вторым крайним выводом первого резистивного делителя, средний вывод которого, объединенный со средним выводом второго резистивного делителя, является выходом устройства, а второй крайний вывод сл второго резистивного делителя является входом устройства, регулируемый источник положительного смещения включен между неинвертирующим входом первого дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, регулируемый источОд ник отрицательного смещения включен между неинвертирующим входом второго 00 Од дифференциального операционного усилителя и щиной нулевого потенциала , с которой соединена вторая об- ts9 кладка дифференцирующего конденсатора .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5l) С 06 С 7/184

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

)10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3644694/24-24 (22) 23.09.83 (46) 15.06.85. Бюл. К - 22 (72) Б.M. Демский (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро химико-фотографической промьш ленности (53) 681.335(088.8) (56) 1. Патент США М 3845398, кл ° G 06 С 7/18, о У. 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N 813455, кл. С 06 G 7/184, 1981 (прототип) . (54)(57) ДИФФБРЕНЦИРУКИЦЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый и второй дифференциальные операционные усилители, выходы которьк соединены с первыми крайними выводами соответственно первого и второго резистивных деталей, первый масштабирующий резистор, включенный между неинвертирующим входом первого дифференциального опе рационного усилителя и шиной нулевого потенциала, и дифференцирующий конденсатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности дифференцирования и расширения области применения за счет обеспечения независимостей регулировки коэффициента передачи для положительных и отрицательных входных

ÄÄSUÄÄ 1161962 А сигналов, оно содержит два регулируемых источника положительного и отрицательного смещения и второй масштабирующий резистор, включенный между неинвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, инвертирующие .входы первого и второго дифференциальных операцион" ных усилителей соединены с первой обкладкой дифференцирующего конденсатора и с вторым крайним выводом первого резистивного делителя, средний вывод которого, обьединенный со средним выводом второго резистивного делителя, является выходом устройства, а второй крайний вывод второго резистивного делителя является входом устройства, регулируемый источник положительного смещения включен между неинвертирующим входом первого дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, регулируемый источ— ник отрицательного смещения включен между неинвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, с которой соединена вторая об" кладка дифференцирующего конденсатора.

1 161962!

15

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть.исполь зовано для коррекции систем автоматического регулирования.

Известно дифференцирующее устройство, содержащее операционный усилитель с входной емкостной цепью, резистивную цепь обратной связи и устройство для регулирования постоянной времени дифференцирования, которая, в свою очередь, состоит из переключателя, включенного в цепь обратной связи, и соединенного с ним генератора импульсов (I).

Однако известное устройство имеет низкую точность дифференцирования и в нем невозможна независимая регулировка коэффициента передачи раздельно для положительных и отрицательных входных сигналов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является дифференцирующее устройство, содержащее gС-цепь, которая состоит из последовательно 25 включенных конденсатора и резистора, причем конденсатор связан с входом устройства, а резистор — с шиной нулевого потенциала, два дифференциальных усилителя, два резис- 30 тивных делителя, подключенные соответственно между выходами первого и второго дифференциальных усилителей и шиной нулевого потенциала, средние точки RC -цепи и первого ре- 35 зистивного делителя соединены с неинвертирующим входом первого дцфференциального усилителя, средняя точка второго резистивного делителя соединена с инвертирующим входом щ второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с инвертирующим входом первого усилителя (2 ).

Однако это устройство характери

«зуется ограниченной точностью дифференцирования вследствие ограниченной полосы пр опускания диффере нциаль- . ного усилителя из-эа спада частотной ха рактеристики на высоких частотах. 50

Кроме того, при замкнутой обратной связи приходится специально корректи. ровать частотную характеристику в области высоких частот, включать дополнительные емкости, чтобы обес— печить устойчивость усилителя.

Иэ-за этих ограничений точное дифференцирование затруднено.

Цель изобретения — повышение точности дифференцирования и расширение области применения за счет обеспечения независимой регулировки коэффициента передачи для положительных и отрицательных входных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что дифференцирующее устройство, содержащее первый и второй дифференциальные операционные усилители, выходщ которых соединены с первыми крайними выводами соответственно первого и второго резистивных делителей, первый масштабирующий резистор, включенный между неинвертирующим входом первого дифференциального операционного усилителя и ши. ной нулевого потенциала, и дифференцирующий конденсатор, содержит два регулируемых источника положительного и отрицательного смещения и второй масштабирующий резис- тор, включенный между неинвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, инвертирующие входы первого и второго дифференциальных операционных усилителей соединены с первой обкладкой дифференцирующего конденсатора и с вторым крайним выводом первого резистивного делителя, средний вывод которого объединенный со средним выводом второго резистивного делителя, является выходом устройства, а второй крайний вывод второго ре-, эистивного делителя является входом устройства, регулируемый источник положительного смещения включен между неинвертирующим входом первого дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, регулируемый источник отрицательного смещения включен между неинвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, с которой соединена вторая обкладка дифференцирующего конденсатора.

На чертеже изображена схема дифференцирующего устройства.

Дифференцирующее устройство содержит дифференциальные операционные усилители 1 и 2, регулируемый источник 3 положительного смещения, регулируемый источник 4 отрицательного смещения, реэистивные делите962

1О з 1161 ли 5 и 6, образованные резисторами .

7 и 8 и 9 и 10 соответственно, масштабирующие резисторы 11 и 12, дифференцирующий конденсатор 13.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии благодаря действию источников смещения 3 и 4 на выходе усилителя 1 имеется положительное напряжение, а на выходе усилителя 2 — отрицательное. При равенстве смещающих напряжений U u

Lt и резисторов 7 и 10 выходное на2 пряжение 0,„ равно нулю. Напряжение на конденсаторе 13 также равно нулю. При подаче на вход плавно возрастающего сигнала положительной полярности конденсатор 13 заряжается через резисторы 9 и 8, причем ток заряда постоянен. 20

При подаче на вход линейно-спадающего напряжения направление .тока во входной цепи усилителя 1 изменяется на противоположное. На выходе устройства появляется отрицательное я5 напряжение.

Аналогично происходит при линейно-изменяющемся входном напряжении отрицательной полярности.

Состояние дифференциального усилителя 1 не изменяется, дифференциальный усилитель 2 переходит в активный режим работы, его выходное напряжение изменяется противоположно входному таким образом, что на

35 выходе схемы вырабатывается прямоугольный импульс по мере протекания тока по цепи резистор 8 — конденсатор 13.

Из-за бесконечно большого коэфЮ фициента усиления напряжение на инвертирующем входе равно напряжению источника смещения на неинвертирующем входе усилителя. Поэтому величина напряжения источника смещения определяет ток, проходящий через конденсатор 13 и через резистор 8. Устанавливая величину напряжения источника смещения, можно менять скорость изменения потенциала на конденсаторе. При постоянных номиналах элементов схемы можно регулировать напряжением смещения коэффициент передачи в широких пределах, причем верхний предел ограничен только токами дрейфа самих дифференциальных усилителей.

Каждый дифференциальный усилитель обрабатывает сигналы определенной полярности в зависимости от полярности смещения на его неинвертирующем входе, поэтому применив два отдельных разнополярных источника смещения с регулируемым напряжением, можно добиться независимой регулиров ки коэффициента передачи для положительных и отрицательных входных сигналов. Это значительно расширяет область применения предлагаемого устройства, позволяет использовать его в качестве корректирующего звена при управлении автоматизированными электроприводами для получения оптимального управляющего сигнала в динамических системах.

На высоких частотах амплитудная частотная характеристика устройства постоянна.

Технико-экономический эффект от использования изобретения определяется повышением точности дифференцирования и расширением регулирующих возможностей, что важно при использовании его в составе систем автоматического управления, например при регулировании скорости протяжки в лентопротяжных механизмах.

1161962 япд

Составитель Г. Осипов

Редактор Е. Копча Техред М.Кузьма Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3970/51 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4