Усредняющее устройство

 

УСРЕДНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТЮ, содержащее многовходовой интегратор, входыкоторого являются входами уст ойства , а выход через блок, памяти, управлянвдим входом подключенный к выходу формирователя импульсов, соединен с неинвертирукяцим входом выходного дифференциального усилителя, вшсЬд которого является выходом уст1Х5йства , от л -и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения регулировки и расширения частотного диапазона, в него введены два переменных масштабных резистора, соединенных последователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Э(50 G 06 G 7 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД СТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЕМ ИЗОБРЕТЕКИй И ОТНРЬ(ТИй (21). 3310458/18-24 (22) 25.06.81. (.46) 15.06.83. Бюл. 9 22 (72) В.У. Кизилов .и И.И. Смилянский: (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им.В;И. Ленина (53) 683..335(088.8) (56). 1-. Авторское свидетельство СССР

Р 632961, кл. С 06 G 7/186, 1976.

2. Гутников В.С., Клементьев A,S, и Лопатин В.B. Быстродействующие астатические.усредняющие измерительные преобразователи с синхронным временным квантованием в прямой цепи. Труды ЛНЦ, 1975, в 342, с.424.6 (прототип) .. (54) (57) УСРЕДЯЯКХЦЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее многовходовой интегратор, входы которого являются входами уст„SU„„1023345 A ройства, а выход через блок памяти, управляющим входом подключенный к выходу формирователя импульсов, сое динен с неинвертирующнм. входом выходного дифференциального усилителя, выход которого является выходом устройства,. о -т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения регулировки .и расширения частотного диапазона, в .:. него введены два переменных масштабных резистора, соединенных последовательно и включенных между суммирующим входом многовходового интегратора и выходом. выходного дифференци- ального усилителя, причем средний вывод первого переменного масштабно-: го резистора подключен к неинвертк- @ рунщему входу выходного дифференциального усилителя, выход которого соединен со средним выводом второго переменного масштабного резистора. С

1д - ф

1023345

Изобретение относится к быстродействующим устройствам для усреднения (фильтрации) электрических сигналов и может быть использовано как быстродействующий фильтр в системах автоматики и информационно-измерительной техники.

Известны быстродействующие усредняющие устройства, содержащие интегратор, ко входу которого подключены источники входных сигналов, устрой- 10 ство аналоговой памяти, управляемое от источника, период которого равен времени усреднения, и повторитель, выход которого подключен ко входу интегратора через резистор обратной 15 связи (.1).

Недостатком этих устройств является взаимная зависимость коэффициента передачи (усиления) быстродействия и входного сопротивления, что 20 делает невозможным производить в процессе работы раздельную регулировку любого из этих параметров без одновременной перестройки двух других. 25

Особенно т(удно обойти указанный недостаток при усреднении сигналов от источника тока или от нескольких источников напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является быстродействующее устройство усреднения, содержащее интегратор на операционном усилителе, устройство аналоговой памяти, состоящее из запоминающего конденсатора и ключа, управляемого от источника, период которого равен времени усреднения, и повторителя на операционном усилите-. ле, выход которого через резистор обратной связи подключен к инвертирующему входу интегратора (2). 40

Недостатком прототипа является взаимная зависимость коэффициентов передачи„ быстродействия и входного сопротивления, что значительно усложняет настройку устройства, приводит 45 к уменьшению частотного диапазона и . ограничивает его область применения.

Цель изобретения - упрощение регулировки и расширение частотного диапазона. ,Поставленная цель достигается тем, что в усредняющее устройство, содержащее многовходовой интегратор, входы, которого являются входами устройства, а выход через блок памяти, управ- ляющим входом подключенный к выходу формирователя импульсов, соединен с неинвертирующим входом выходного дифференциального усилителя, выход которого является выходом устройства, . введены два переменных масштабных резистора, соединенных последователь-. но и включенных между суммирующим входом многовходового интегратора и выходом выходного дифференциально- 65 го усилителя, причем средний вывод первого переменного масштабного резистора подключен к инвертирующему входу выходного дифференциального усилителя, выход которого соединен со средним выводом второго переменного масштабного резистора.

При таком построении усредняющего устройства его быстродействие определяется частью сопротивления

1переменного масштабного резистора, 1включенного между суммирующим входом интегратора и инвертирующим входом выходного усилителя, а коэффициент . передачи — суммой полных сопротивле. ний переменных масштабных резисторов.

При регулировке быстродействия схемы потенциометром ее коэффициент передачи не изменяется, так как сумма указанных сопротивлений не меняется, а регулировка коэффициента передачи переменным резистором не влияет на быстродействие. Это обеспечивает значительное упрощение регулировки и дает воэможность использовать предла.гаемое устройство в более широком частотном диапазоне.

На чертеже представлена схема усредняющего устройства.

Устройство содержит многовходовой интегратор 1 на операционном усилителе 2, в цепь обратной связи которого включен интегрирующий конденсатор 3. Ко входам интегратора подклю-. чены источники напряжения входных сигналов и (или) непосредственно источники входных токов. Выход интегра. тора 1 подключен ко входу блока памяти 4, который в простейшем случае состоит из запоминающего конденсатора 5 и ключа 6. Управление ключом блока памяти 4 осуществляется от фор. мирователя импульсов 7, который вырабатывает короткие импульсы с периодом следования, равным требуемому времени усреднения. Выход блока памяти 4 подключен к неинвертирующему входу выходного дифференциального усилителя 8. Инвертирующий вход усилителя 8 подключен к среднему выводу первого переменного масштабного резистора 9, первый вывод которого подключен к суммирующему"входу интегратора 1, а второй вывод через второй переменный масштабный Резистор 10 - к выходу усилителя 8.

Для анализа работы устройства обозначим сопротивление первого переменного масштабного резистора 9 через Йр, а сопротивление его участка между первым и средним выводамичерез QR>, сопротивление переменного резистора 10 - Q, b@.

Скорость протекания переходного процесса (быстродействие) устройства определяется отношением интервала усреднения T к постоянной времени

1023

Составитель С. Белан

Редактор Н. Горват Техред A.À÷. Корректор Г. Огар

Заказ 4214/34 Тираж 706 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 интегратора. Последняя определяется произведением емкости конденсатора

3 на сопротивление, включенное между инвертирующим входом усилителя 8 и суммирующим вхоДом интегратора, т.е.

Сц К„- . Быстродействие устройства будет максимальным, когда выполняется условие а=1-Т/СВВП =0, т.е.. Т=С®В,.

При выполнении этого условия переходный процесс в устройстве заканчивается на один период интервала усреднения.

В установившемся режиме работы, если пренебречь входными токами интегратора -1 и усилителя 8, суммарный средний ток всех входных сигналов 15 равен току, протекающему по переменному резистору 9 и переменному резис. тору 10. .Если напряжение суммирующего входа интегратора пренебрежимо мало, то выходное напряжение устройства равно

"8„0,=) (R n+ R ц ), (3) где )ср - эквивалентный средний входной ток от всех источников сигнала.

Поскольку выходное напряжение определяется величинбй полного сопротивления переменного резистора 9, которая при регулировке быстродействия не изменяется, то и коэффициент усиления (передачи) устройства не меняется при регулировке быстродействия. Коэффициент усиления устройства можно изменять в.достаточно широ-. ком диапазоне изменением сопротивле ния Кзы, при этом очевидно быстродействие устройства изменяться не

:будет.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает взаимно незави» симуй регулировку коэффициента передачи устройства и быстродействия., При обеих указанных регулировках

345 4 входное сопротивление устройства по любым входам остается неизменными.

Если быстродействие устройства нужно изменять не в очень широких пределах, то между инвертирующим входом интегратора и выводом 7 потенциометра устанавливают постоянный резистор (обозначен пунктиром). В случае, если необходимо регулировать только коэффициент усиления (не изменяя быстродействия), то резистор 9 также заменяется постоянным резистором, включеннык между суммирующим входОм интегратора 1 и инвертирующим входом усилителя 8, а резистор 10 подключают непосредственно к инвертирующему входу усилителя 8.

Предлагаемое устройство обеспечивает ускорение, регулировки преобразователя в процессе производства и быструю перестройку его в процессе эксплуатации, что. расширяет область использования преобразователя.

Предлагаемое быстродействующее усредняющее устройство применено в качестве фильтра в разработанном на кафедре Электрические станции

ХНИ им. В.И. Ленина быстродействующем измерительном преобразователе активной. мощности трехФазного тока

ИПТАИ-301Б класса точности 0,5, внедряемым в ПО" Союзэнергоавтоматика . .

Применение. рассмотренного быстродЕйствующего усредняющего устройства в составе преобразователя ИПТИ4-301Б позволяет значительно упростить настройку преобразователя при изготовлении и дает воэможность просто про» извести перестройку быстродействия и (или) коэффициента передачи в процессе экснлуатации, что позволяет использовать его для усредняющих сигналов в широком диапазоне частот и расширить область применения.