Устройство для определения средних значений сигналов
Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - увеличение точности определения средних значений сигналов. Устр-во CuHxpoMuaatfun) e Вход содержит ключи 1,2 и 3, резисторы 5,4 и 6, конденсатор 8, операционный усилитель 10, зарядно-разрядную цепь (ЗРЦ) 12 и блок управления 13. Повышение точности измерения средних значений исследуемых сигналов в данном устр-ве обусловлено отсутствием в нем интегратора времени и делителя, а следовательно отсутствием погрешности преобразования временного интервала в аналоговую величину и отсутствием погрешности деления аналоговых величин. Устр-во отличается введением резистора 6 и ЗРЦ 12, состоящей из резистора 7, конденсатора 9 и катушки 11 индуктивности. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. с & (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (191 .(1l) (51)4 Н 03 H 11 04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР (21) 3492210/24-09 (22) 22.09.82 (46) 23.01.89.Бюл. Ф 3 (71) Куйбышевский авиационный институт им.акад. С.П.Королева (72) В.А.Медников и А.Н.Порынов (53) 621.372.543 (088.81 (56) Справочник по нелинейным схемам./ Под ред. Д.111ейнголда. — М.:
Мир, 1977, с.116-117, рис.2,3.12. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СРЕДНИХ ЗНАЧЕНИЙ СИГНАЛОВ (5?) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— увеличение точности определения средних значений сигналов. Устр-во содержит ключи 1,2 и 3, резисторы
5,4 и 6, конденсатор 8, операционный усилитель 10, зарядно-разрядную цепь (ЗРЦ) 12 и блок управления 13. Повышение точности измерения средних значений исследуемых сигналов в данном устр-ве обусловлено отсутствием в нем интегратора времени и делителя, а следовательно отсутствием погрешности преобразования временного интервала в аналоговую величину и отсутствием погрешности деления аналоговых величин. Устр-во отличается введением резистора 6 и ЗРЦ 12, состоящей из резистора 7, конденсатора
9 и катушки 11 индуктивности. 1 s,ï. ф-лы. 2 ил.
1453590
Устройство относится к измеритель ной технике и может быть использовано в устройствах технической диагностики, 5
Цель изобретения — увеличение точности определения средних значений сигналов.
На фиг,1 представлена принципиальная электрическая схема устройства для определения средних значений, сигналов; на фиг.2 — временные диаг: раммы напряжении; поясняющие его работу.
Устройство для определения сред- 15 них значений сигналов содержит первый, второй и третий ключи 1 - 3, первый, второй, третий и четвертый резисторы 4 — 7, первый и второй конденсаторы 8 и 9, операционный уси-20 литель 10, катушку 11 индуктивности, эарядно-разрядную цепь 12 и блок !I3 управления.
Устройство для определения средних значений сигналов работает сле- 25 дующим образом.
В исходном состоянии на входе
"Синхронизация" устройства для определения средних значений сигналов присутствует напряжение нулевого . 3p уровня, а на входе "Сброс" — напряжение логической единицы. При этом на первом и втором выходах блока 13 управления установлены напряжения соответственно нулевого уРовня и уРовня логической единицы, в результате чего ключ 2 находится в нейтральном положении, при котором его выход не скоммутирован ни с одним из его входов, а ключи 1 и 3 замкнуты, кон- 40 денсатор 8 разряжен, и напряжение на выходе устройства для определения средних значений сигналов отсутствует °
В момент времени „ напряжение на 45 входе "Сброс" изменяется с логической единицы на логический нуль. При этом ключ 1 размыкается.
В момент йремени t< на вход "СинхРонизация" подается управляющии им- 50 пульс (фиг.2в), который поступает на первый вход блока 13 управления и на первый управляющий вход ключа 2. В течение действия управляи<щего импульса длительностью Т = t2 <, 55 ключ 2 переключается из нейтрального в первое рабочее-положение, при котором выход ключа 2 замыкается с его первым входом.
При этом с момента времени входной сигнал V (фиг.2а) поступает через резистор 4 и ключ 2 на вход операционного усилителя 10, выходное напряжение которого изменяется по закону
<, <-
V
R< C<
Ф,<
V5"
R< C< о где R — сопротивление первого ре< зистора 4;
С вЂ” емкость первого конденсато< ра 8.
При этом через катушку 11 индуктивности протекает ток (фиг.2е) 1
R V dt, 5 где R u R — сопротивления резисто2 Ь ров 6 и 7. В момент времени с оканчивается управляющий импульс на входе "Синхронизация" (фиг.2в), и ключ 2 переключается в нейтральное положение. При этом напряжение на выходе операционного. усилителя 1О за время ус1 реднения Т V = — — — V dt cox< R,С,,} о раняется неизменным. С2 .< 3 Через время "yap,в момент времени t5 = С2 + С,.д блок 13 управления вырабатывает на*первом выхдде импульс уровня логической единицы (фиг.2г), который поступает на второй управляющий вход ключа 2. Длительность импульса равна КТ = где К вЂ” коэффициент пропорциональности. При этом кли<ч 2 переключается во второе рабочее положение. На втором выходе блока 13 управления в момент времени г. «мпульс нап- ряжения уровня логической единицы Ток в катушке 11 индуктивности устанавливается равным величине т 1 4 R 1453590 оканчивается (фиг.2д), и ключ 3 размыкается. Конденсатор 8, подключенный че» рез резисторы 5 и 6 к входу операционного усилителя 10 разряжается током 30 где а, ц, о частота, начальная фафаэа и декремент затухания колебаний тока контура; коэффициент пропорциональности, определяемый выражением + arctg (— -- — ), Ы !ь С2 среднего значения 40 отличающемуся от функции 1 (V =-- ----- -V dt с!" Т,! 5 « с погрешностью, определяемой погрешностью апроксимации. С момента времени tö на выходе 50 устройства для определения средних значений сигналов присутствует напряжение, пропорциональное среднему значению входного сигнала за время усреднения Т. V! 1 ехр «% R+ R4 (R,+ В„)С, «(t-t, ) где R — сопротивление резистора 5. Катушка ll индуктивности с момента времени t отключена от выхода операционного усилителя 10, подключена к его входу через конденсатор 9 и ключ 2 и образует с конденсатором 9 колебательный контур, в котором с момента t> начинается затухающий колебательный процесс за счет энергии, запасенной в конденсаторе 9. и катушке 11 индуктивности, причем ток в цепи колебательного контура (фиг.2ж) описывается выражением 2 О Ч е .в2п(2(С- et. (Ô-t к ! D = R+ R) где L — индуктивность катушки 11 индуктивнос ти. Токи I и I поступая на вход операционного усилителя 10, суммируются, причем напряжение на выходе операционного усилителя 10 изме- . няется с момента времени ox V< при t = t по закону 1 U=V — — — (I+ I) dt з апроксимирующему гиперболическую функцию (фиг.2е) 71 П = « ---- 2 t где «а — масштабный множитель. При этом параметры элементов устройства для определения средних значений сигналов, значение момента времени t> +c, « выбирают таким образом, чтобы U, описывало гиперболическую завимость с минимальной погрешностью. Тогда величина напряжения на выходе устройства для определения средних значений сигналов в момент времени t — окончания импульса напряжения с первого выхода блока 13 управления, пропорциональна среднему значению исследуемого входного сигнала (фиг.2а): 1r+t 1 (1 U (t )=V ° à -V, 1 Ч С, J R,+R 1-1ъ е 3 (9 +R, 1С 1 Cz 1 4 ° + R +1 Rz+R3 ь - - Cz 4 Cz kT- зад У е . (Rzt а1 +2P(2 1-е R с - - « (кт-"зад11 Х ! « « КТ вЂ” ад . КТ - злу к cos (--- — --+ p ) s in - — — — 2 !Ь Сх LCM Cz R+1 з где А— С, (RЕ К3) (< При необходимости выделить сред-, нее значение сигнала за другое время, усреднения или провести новый цикл; усреднения сигнала в другом интерва5 1453590 пе времени производится сброс напря- в жения на конденсаторе 8, что реялинь зуется путем подачи на вход "Сброс" т в момент времени t импульса напря- в "а 5 жения уровня логической единицы У (фиг.2б), который, поступив на управ- с ляющий вход ключа 1, замыкает его У на время действия импульса. При е этом выходное напряжение падает до 10 т нулевого уровня,т.е. вводятся началь- т ные нулевые условия для определения н среднего значения другого сигнала. м Повышение точности измерения в средних значений исследуемых сигна- 1 в лов в предлагаемом устройстве обус- н ловлено отсутствием в нем интеграта- к ра времени и делителя„ а следователь- к но, отсутствием погрешности преабра- т зования временного интервала в ана- 2р оп логовую величину и отсутствием пог- вь решности деления аналоговых величин. с Ууууу сиру ВН1П1ПИ Заказ 7301/55 Тираж 879 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения 1. Устройство для определения средних значений сигналов, содержащее операционный усилитель с конденсаторам в цепи отрицательной обратной связи, параллельно которому подключен первый ключ, между входам устройства для определения средних значений сигналов и инвертирующим входом операционного усилителя ключены последовательно соединен е первый резистор и второй ключ, я акже последовательно соединенные торой резистор и третий. ключ, блок правления, входы и выходы которого оединены с соответствующими входами правления первого, второго и третьго ключей, а т л и ч а ю щ е е с я ем, что, с целью увеличения тачноси, введены третий резистор и заряда-разрядная цепь, причем к третьеу нормальна-разомкнутому выводу торого ключа подключены второй выод второго резистора и выход заряда-разрядной цепи, вход которой подлючен к второму выводу третьего люча, первый вывод которого через ретий резистор соединен с выходом ерационного усилителя и является ходом устройства для определения редних значений сигналов. 2. Устройства по и.1, в котором зарядно-разрядная цепь выполнена в 25 виде последовательно соединенных второго конденсатора и катушки индуктивности, первые выводы которых соединены с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого щ является входом зарядно-разрядной цепи, выходом которой является второй вывод второго конденсатора, а второй вывод катушки индуктивности соединен с общей шиной.
