Устройство для многократного дифференцирования аналоговых сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >568952

Ссюа Советских

Сооиалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 15 ° 12.75 (21) 2302443/24 с прлсоедпне вием заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.08.77. Бюллетень ¹ 30 (45) Дата опубликования описания 23.12.77 (51) М.Кл. 6 06 6 7, 18

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) > ДК 681.335 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

А. С. Востриков и Е. Б. Гаврилов

Новосибирский электротехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКРАТНОГО

ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к аналогозой вычисли; =-льной технике и предназчачено для систем азтоматического упразлеция, з .кото рых необходима информация о произзодных от выходного сигнала системы при высоком уровне помех.

Известно аналоговое устройство дифферепцлрования, содержащее два сумматора, два интегратора и два нелинейных элемента типа «ограничение» (1). Нелинейные элементы используются для повышения помехозащлщезности устройства. Однако это известное устройство не позволяет получать производные выше первого порядка. Наиболее близким к изобретению техническим решением язляется устройство, .которое содержит последоза тельно включенные сумматор и и интеграторов, выходы .кото рых соединены с соответствующими инвертирующими зходамл сумматора, а зходы являются выходами устройства

f2j. Однако в этом устройстве, если во входном сигнале присутствуют высокочастотные помехи, то прл дифференцировали.. амплитуда Iv увеличивается. что приводит к пониже нию точности дифференцирования. Помехозащлщетсность этих устройств в присутствии помех может быть увеличена за счет уменьшения бь.свродействия, что приводит к знач.I тельному увеличению погрешности дифференцирования полезной составляющей сигнала, Целью изобретения является повышен.i помехозащищенностп. B предлагаемом устройстве это достигается тем, что оно содерж:IT дополнительный сумматор, нелнзертпрующлй вход которо-.о является входом устройства, fl дополнительных интеграторов и п нелинейrIbIx элементов типа «ограничение», зключенных по одному на входе каждого пз допоз нительных интеграторов, пары «неллнейный элемент типа «ограничение» вЂ” интегратор» соединены последозательчо, выходы дополнительных интеграторов соед.гиены с соотзетствующимп инвертпрующлмп входамп дополнительного сумматора, выход которого подсоединен ко входу нелинейного элемента типа

«ограни.ен1:е» первой пары, выход а-го дополнительного интегратора подключен к неинзертирующему входу основного сумматора.

На чертеже представлена блок-схема прет лагаемого устройства.

Оно содерж:IT сумматоры 1 и 2, выполне Iные на базе реша.ощих усилителей с актизными сопротивлениями зо входных цепях л 3 цепи обратной сзязи., интеграторы 3 л 4, зыполненные -ra базе решающих усилителей с емкостью 3 цеп.I обратной связи и активным сопроT."пленяем зо входной цеrrl, и нелинейные элементы Ю типа «ограничение», выполненные -ra базе решающих усилителей с диодами в цепи обратно", **связ:и. .Входом уст568952 роистз2 является Iio;IQK:ITp.1bный Вход cvMматора 2, к отрицательным входам которого подключень; выходы и интеграторов 4. Перед как«дым пз и:-1тггратороз 4, включенных последовательно, включен нглингй..ый элемент

5. Выход и-го интепратора»4 70дi .1юч I! к положительному входу сумматора l, к отрицательным входам,которого подключены Bbixoды п интеграторов 3. Инте.-раторы 3 Включе,û последовательно и:ьх входы являются выкодамп устройства.

В случае отсутствия высококачественных помех и при ограниченных г:,роиззсднык полезного дифференцируемого спгча13 (а это всегда:имеет место для дш ампческих систем) устройство описывается лингйíОй передаTочнсй функцией где р — оператор дифференцирования;

Л; — Козффипчгнты

Т вЂ”:постоянная времени; и — порядок старшей производной.

Следует отметить, что та часть схемы, которая включает в себя сумматор 2, нел:.ней-IbIe элементы 5,и .интепраторы 4, при отсутствии помех описывается аналогичной nepe:,àòî÷íîé функцией, но ее постоянная времени, как минимум,на порядок меньшая Т, не :читывается.

В случае присутствия во входном сигнале

Высокочастотных помех в сигналах, подаваемых на вход интеграторов 4 и являющихся производными от входного сигнала, появляются BbicQKQMacTQTHbIe составляющпг большой амплитуды,,которые ограничиваются неличейными элементами 5. Так,происходит сглаживание сигнала, поступающего на сумматор

1, и всех его производных. В связи с этим сирналы, поступающие на входы интепратороз

8 и пропорциональные производным от вкодного сигнаaà, не содержат высокочастотных составляющих эольшси амплитс ь

Таким Осразсм, пгред 13гагмог устрсйст ВО псвыс;ITb To kHocrb диффергнциpoзапия голезaoé -OCT33.73iomeH входного сигнала, что, в сзою очередь, позволяет позысить качество работы систем автоматического рггулирсза.i IH, В которых 3 процессе нОрмального функцио-пирования испо,1ьзуется 1Н10 формация о прспззоднык от выходного сигнала.

Формула изобретения

Устройство для многократно,o дифференцирования анаaîãозык cnríàëî;, содержащее последсватг, ьно Включепныг сумм 3тОр и и пнтгграто роз, выходы которых соединены с соответствующими пнвертирующим.. входами сумматора, а входы являются выкодами vcf20 ройства, ÎT".IIчающееся тем, что,сцелью повышения 7о зекозащпщенности устройства, оно содержит дополнительный сумматор, нгпнвертируюгцпй вход которого является входом устройства, и дополнительных интеграторов и и нелинейнык элементов типа-. «ограпичеш|е», включенных по одному пз входе каждого пз дополгительнь х HHTpI оаторо=, пары «нелинейный элемент типа «ограни-:ение»вЂ”

«интегратор» соединены последовательно, вы30 ходы дополнительнык интегратОрОВ соединены с соответствующими инвертирующл ми входами дополнительного сумматора, выход которого подсоединен ко входу нелинейного элемента типа «ограничение» первой пары, 35 выход и-г0 дополнительного интегратора подключен к непнвертпр1 10гцему Входу ОспОВного сумматора.

Источники пнфо рмаци", принятые во знп40 мание прп экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР ¹ 219909, кл. G Об G7/18,,1-68.

2. I ;ohr D. H. Л гпг1hodfor the determination

of the diff rentia1 equation model for simp1e

45 поп11пеаг systems IEEE «Transaktion of electronic computегз», v. ЕС, и. 4.

568952

Составитель Г. Сорокин

Техред М. Семенов

Корректор И. Симкика

Редактор Л. Тюрина

Заказ 678/1907 Изд. № 681 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д, 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

1 !

Г

I I ! ! !

1 ,!

1 Г ! ! 1 Г!