Дифференцирующее устройство

 

ЕОЕ3 СоеетеюФМ

Зтесвубим»

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИДЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено13.06.75 (23) 2143622/24 с присоединением заявки №(23) Приоритет(43) Опублнковано05.09.77.Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описании 2S.10.77 (53) М. Кл.

О 06 6 7/18

Генуднрстенннвй ннмвтвт йввта Мнннстрое СВР нн днам нзабретнню н ютнрытнй (53) уДК 881.ЭЭ5 (088 Я) (72) Авторы изобретении

А. В. Запорожец, С. В. Казинов, B. П; Страхов и В, А. 31икалов

Московский ордена Ленина авиационный институт имени Серго Орджоникидзе (73) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИРИОЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области вычнс лительной техники и предназначено для диф ференцирования сигналов, представленных в аналоговой форме.

Известны дифференцирующие устройства 5 содержащие суммирующие, апериодические н интегрирующие усилители и предназначенные для вычисления производной по времещ от аналоговых сигналов Ы, Ы °

Недостатками таких. устройств явлшотся l0. наличие динамической погрешности и малов быстродействие.

Наиболее близким техническим решением: и изобретению является дифференцирующее устройство, содержащее два суммирующих 15 усилителя и апериодический усилитель, вход которого соединен с выходом первого сум мнруюшего,.уснлителя, а выход - с первым входом второго суммирующего усилителя (3)

В этом устройстве наличие запаздыванняй в работе, зависящего от величины постоятн ных времени апериодических усилителей, праводит к увеличению динамической погреш ности я понижению быстродействия устройст;

BR, Кроме тогоу та.кое устройство Apg сов

2 местной работе с входными датчиками, осу шествляюшими преобразование исследуемых сигналов B напряжение постоянного тока и обладающими; апериодической передаточной функцией, не позволяет компенсировать дн, намическое запаздывание, вносимое этими датчиками.

Целью изобретения является устраненкв указанных недостатков, Эта пель достигается тем,, что в пред ложенном устрой"тве вход соединен с пер вым входом первого суммирующего усилит л ля,выход которого соединен со вторым вхо дом второго суммирующего усилителя, вы ход последнего подключен ко второму входу первого суммирующего усилителя и к выходу устройства, На чертеже изображена блок. схема аифференцнрующего устрбйства.

Дифференщфующае устройство содержит суммирующий усилитель 1, одйй вход которого соединен с входом устройства, а дру гой - с выходом суммирующего усилителя

2. Выход усилителя 1 подключен ко входу ацериодкчаского усилителя 3 и первому

57181 S

3 адина усилителя 2, второй вход которого соединен с выходом усилителя 3. Выход усилителя 2 .нодключен к выходу устро }ствае

Устройство работает следующим образом

Вкодной сигнал x(t) представленный в форме напряжения постоянного тока, nqc тупает на вход усилителя 1, напряжение с выхода которого подается нв вход усилитела 3 с передаточной функцией 19

А)Р) т + Г (1)

8 соответствии с выражением (1) для иа»

-пряжения ЦЦ на выходе усилителя 3 s шобой текущий момент времени выполняет )d ся соотношение

Ю) -- «) ®л(р) где знак минус соответствует инвертирую щим свойствам усилителя 3.

-На выходе усилителя 2 образуется сумма О напряжений щ-щ. и) - г(ц(- в„„,), которая подается на вход усилителя 1, где суммируется с входным напряжением хй).

Далее,. укаэанные операции многократно ® повторяются и таким образом с помощью усилителей 1, 2, 3 реализуется итерационная процедура, )3я итерапия которой опят сыввется следующими соотношениями:

Z„jjj - xjjjg, fj Wxg>yJ цц xjjjèx Б(j и )((и

Jjglt) +(t)ft Ap(p)) (®p,)ð)) (4 )

Поскольку область сходимости рида (l -М/е(СЦ прес »к суммеб е

I А ) еестотвой форме поедстеесает собо оеРттм 40 ность радиусом {1) с центром в точке .1 о на комплексной плоскости, в ам йлнтудно-фаэовая. характеристика усилителя

3, описываемая соотношением (1) при р» в, лежит внутри втой области сходимоо» 4к тМ, то итерационная процедура (2), (3), (ч) сходится npR Ф) --оО к

«z ß -,„= тх(ц + x(t).;

x(t)

Q))j,(p)

Ь t„ft)"-x(t) nm (t) "®(т «) фд(р) т. е. нв выходе устройства сформирует, 55 ся производная по времени от исследуемого сигнала, Предложенное дифференцирующее устройся во вффективно работает теоретически во всем диапазоне частот, а практически в 60 том диапазоне, на котором выдерживается линейность хара)стерис гик опервпионных усилителей. Частотный диапазон современных операционных усилителей составляет сотни килогерп, что более чем на несколько порядков выше частотных диапазонов иссле дуемых сигналов и позволяет использовать данное устройство для вычисления произвол ной в темпе с исследуемым процессом.

И отличие от известных устройств динемическое запаздывание данного дифференци рующего устройства практически не эави» сит от характеристики апериодического усе. лителя, что позволяет получить более высокое быстродействие по сравнению с известными устройствами.

Технико-экономическим аффектом от применении предложенного устройства, кроме повышения динамической точности самого дифференцируюшего устройства, является компенсация динамического запаздывания, вносимого входными датчиками (совместно с которыми может работать устройство), осуществляющими преобразование входного сигнала в напряжение постоянного тока, передаточная функция которых описывается апериодическим звеном, )

Тр1

Выбирая постоянную времени Т аперио дического усилителя 3 равной постоянной времени ГА входного датчика, можно ком пенсировать запаздывание, вносимое вход ными датчиками.

Возможаость компенсации с помошью предложенного устройства апериодического запаздывания, вносимого входными датчика ми, позволяет также расширить область при менения. существуюших датчиков, обладающих большими постоянными времен.

Формула изобретения

Дифференцирующее устройство, содержа, шее два суммируюших усилителя и аперио дический усилитель, вход которого соединен с выходом первого;суммируюшего усилителя, а выход - с первым входом второго сумми руюшего усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения динамя» ческой точности, вход устройства соединен с первым входом первого суммируюшего yes( лителя, выход которого соединен со вторым входом второго с %мирующего усилителя вьгход которого подключен ко второму входу первого суммирующего усилителя и к выхо цу устройства.

871815

Источники информадни, принятые во вня» мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

t4 121599, кл. б 06 О, 7/18> 1958 г.

2, Авторское свидетельство СССР

hh 396683, кл G 06 07/18, 1973 г.

3. Авторское свидетельство СССР

l4 191909, кла 9 06 87/18 1966

Составитель С. Семенов

Редактор Л. Утехина Техред О. Луговая ?(орректор С. Патрушева

Заказ 3034/34 Тираж 818 Подписное

llHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

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