Устройство для интегрирования электрического сигнала

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащее аналоговый интегратор, вь ходом соединенный с первым взводом сумматора , второй вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя , а выход.является выходом устройства, блок определения знака, выход которого подключен к управляющему входу первого переключателя, , выходами соединенного с суммирукицим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя , второй переключатель и инвертор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона интегрирования, в него введены блок формирования гибридного кода, генератор импульсов, управляе ш делитель частоты и блок вьщеления модуля, вход которого является входом устройства и соединен с входом блока определения знака, а выход поцключен к входу блока формирования гибридного кода, аналоговый выход которого непосредственно и через инi вертор подключен к первому и второму информационным входам второго переключателя , выходом соединенного с входом аналогового интегратора, цифровой выход блока формирования гибридного кода подключен к группе входов управления управляемого делителя частоты, частотный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с информационным входом перО1 вого переключателя, причем управляющий вход второго переключателя подо . ключен к выходу блока определения 9 знака. Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК зло G 06 G 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3515324/18-24 (22) 26. 11.82 (46) 23.09.84. Бюл. Р 35 (72) Ю.Н.Бобков, С.В.Сенчина, И.P.Ñîáoëåâñêèé и А.А.Третилов (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.335(088.8) (56) 1. Проектирование и применение операционных усилителей. Под ред.

Дж. Грэма, Дж. Тоби и др. M., "Èèð", 1974 с. 233-239.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 370614, кл. G 06 G 7/186, 1970 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащее аналоговый интегратор, вьходом соединенный с первым входом сумматора второй вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход является выходом устройства, блок определения знака, выход которого подключен к управляющему входу первого переключателя,,выходамн соединенного с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены

„„su„„» ы066 A с входами цифроаналогового преобразователя, второй переключатель и инвертор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона интегрирования, .в него введены блок формирования гибридного кода, генератор импульсов, управляемый делитель частоты и блок выделения модуля, вход которого является вхо- . дом устройства и соединен с входом блока определения знака, а выход подключен к входу блока формирования гибридного кода, аналоговый выход которого непосредственно и через инO вертор подключен к первому и второму g информационным входам второго переключателя, выходом соединенного с входом аналогового интегратора, цифровой выход блока формирования гибридного кода подключен к группе вхо- и дов управления управляемого делителя частоты, частотный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — с информационным входом первого переключателя, причем управляющий вход второго переключателя подключен к выходу блока определения знака.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах и устройствах автоматики и измерительной техники.

Известно устройство для интегрирования электрического сигнала, содержащее интегрирующую емкость, включенную в цепь обратной связи операционного усилителя, и сопротивление, подключенное к входу последнего, задающее постоянную времени интегрирования (1 J.

Недостатком устройства является низкая точность интегрирования из-за утечки интегрирующей емкости и дрейфа операционного усилителя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для интегрирования электрического сигнала, содержащее аналоговый интегратор, реверсивный счетчиК, цифроаналоговый преобразователь, блок определения знака, ключевую схему и сумматор, причем вход блока определе-25 ния знака соединен с входом устройства, а выход подключен к управляюще.му входу ключевой схемы, первый и второй выходы ключевой схемы подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход последнего соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к одному из входов сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом ана логового интегратора, выход сумматора является выходом устройства C2j.

В известном устройстве весь входной сигнал вначале проходит через аналоговый интегратор, обладающий

40 значительной погрешностью из-за утеч ки интегрирующей емкости и дрейфа операционного усилителя. В результате ! момент окончания цикла интегрирования в аналоговом интеграторе опреде45 ляется с низкой точностью и погрешность последнего, многократно накопленная в счетчике, существенным образом влияет на общий результат интегри. рования.

Целью изобретения является повышение точности и расширение динамического диапазона интегрирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для интегрирования электрического сигнала, содержащее аналоговый интегратор, выходом соединенный с первым входом сумматора, О66 2 второй вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход является выходом устройства, флок определения знака, выход которого подключен к управляющему входу первого переключателя, выходами соединенного с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, второй переключатель и инвертор, введены блок формирования гибридного кода, генератор импульсов, управляемый делитель частоты и блок выделения модуля, вход которого является входом устройства и соединен с входом блока определения знака, а выход подключен к входу блока формирования гибрицного кода, аналоговый выход которого непосредственно и через инвертор подключен к первому и второму информационным входам второго переключателя, выходом соединенного с входом аналогового интегратора, цифровой выход блока формирования гибридного кода подключен к группе входов управления управляемого делителя частоты, частотный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — с информационным входом первого переключателя, причем управляющий вход второго переключателя подключен к выходу блока определения знака.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для интегрирования электрического сигнала содержит блок 1 выделения модуля, блок 2 определения знака, аналого-цифровой преобразователь 3, второй цифроаналоговый преобразователь 4, блок 5 вычитания, инвертор 6, второй переключатель 7, аналоговый интегратор 8, управляемый делитель 9 частоты, генератор 10 импульсов, первый переключатель 11, реверсивный счетчик 12, цифроаналоговый преобразователь 13, сумматор 14, вход 15 и выход 16, причем аналого-цифровой преобразователь 3, второй цифроаналоговый преобразователь 4 и блок 5 вычитания образуют блок 17 формирования гибридного кода, вход которого подключен к выходу блока 1 вынеления модуля, аналоговый выход через инвертор 6 непосредственно соединен с входами переключателя 7, подключенного к аналоговому интегратору 8. Цифровой выход ! 5066 4 нал, пропорциональный интегралу остатка

Y,=Т1 Х.dt, где Т вЂ” постоянная времени аналогового интегратора.

С выхода аналого-цифрбвого преобразователя 3 код дискретной части интегрируемого сигнала Иа поступает

10 на управляющий вход управляемого делителя 9 частоты, на частотный вход которого поступает непрерывная импульсная последовательность частотой fp с выхода генератора 10 импульсов. Частота на выходе делителя 9, 1 5 пропорциональная дискретной части интегрируемого сигнала

Устоойство работает следующим обвазом.

Подлежащий интегрированию входной сигнал преобвазуют в гибридный код блоком i7 формирования гибридного коца, для чего интегрируемый сигнал Х с вхоца 15 устройства поступает на входы блока 1 выделения модуля и блока 2 определения знака. С выхода блока 1 выделенный однополярный сигнал 25 подается на вход аналого-цифрового преобразователя 3, в котором осуществляется его сравнение с дискретным рядом опорных напряжений, равномерно распределенных по всему рабочему диапазону устройства. Результат сравнения представляет собой дискретную часть входного сигнала, выраженную в виде цифрового кода N,. Последний поступает на вход цифроаналогового преобразователя 4, где преобразуется в аналогову. Форму Хо!и да лее — на вычитающий вход блока 5 вычитания, на второй вход которого по дается сигнал Х с выхода блока 1.

На выходе блока 5 вычитания образуется аналоговый сигнал !Х(, представляющий собой разность между входным сигналом и его дискретной частью

4 =Nà с д где У к к

1 iX.! =!Х!-!Х,i

Полученный остаток /Xp/ подается непосредственно на один из входов, и через инвертор 6 — на другой вход переключателя 7, который управляется 50 сигналом с выхода блока 2 определения знака. Переключатель 7 обеспечивает поступление аналогового сигнала на вход аналогового интегратора 8 со знаком, соответствующим зна- 55 ку входного сигнала: при Хт0 Xp=!Х!

:при Ха0 Х.=-!Õ . На выходе аналого вого интегратора 8 образуется сиг-. з 11 блока 17 формирования гибридного ко-, ! да соединен с управляющими входами управляемого делителя 9 частоты, включенного между генератором 10 импульсов и переключателем 11, выходами соединенным с входами реверсивного счетчика 12, подключенного через цифроаналоговый преобразователь 13 к входу сумматора 14, вторым входом соединенного с выходом аналогового интегратора 8. Вход 15 устройства через блок 2 определения знака соецинен с управляющими вхоцами пеоеключателей 11 и 7. поступает на вход переключателя 11, осуществляемого ее подключение к одному из входов реверсивного счетчика 12 в зависимости от знака входного сигнала: при X O f» поступает на суммирующий, а при X<0 — на вычитающий вход счетчика. Число, записанное в счетчике, пропорционально интегра" лу дискретной частй входного сигнала

t=fо а t=1 Y =k X„ t, интеграл дискретной части входного сигнала; масштабные коэффициенты.

С выхода цифроаналогового преобразователя 13 число Ис преобразуется в аналоговый сигнал Уд, который далее поступает на вход сумматора 14, на другой вхрд которого подается интеграл остатка Y . На выходе сумматора 14 образуется интеграл входного сигнала Х устройства, состоящий из суммы интегралов дискретной части и остатка

Y=Y6+Y. =1Xat+1 jXod t.

Таким образом, в устройстве для интегрирования преобразование входного интегрируемого сигнала в частоту импульсов осуществляется без участия аналогового интегратора-с использованием дополнительно введенных блока выделения модуля, блока формирования гибридного кода, инвертора, переключателя, генератора импульсов и управляемого делителя частоты. При этом устройство, хотя и усложняется, зато позволяет получить более высокую точность дискретного интегрирования эа счет исключения из дискрет»

1115066

Составитель С.Белан

Редактор А.Шишкина Техред M.Кузьма Корректор В. Гирняк

Заказ 6772/36 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ной части аналогового интегратора, а значит и обеспечить более высокую общую точность интегрирования.

Технико-экономический Ьффект внедрения изобретения определяется существенным повышением точности и расширением динамического диапазона интегрирования эа счет интегрирования большей части сигнала дискрет5 ным способом и лишь небольшой его доли — аналоговым способом.