Дифференцирующее устройство

СООЭ СОИЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Ульяновский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетелвство СССР 9 516063, кл. О 06 Ю 3/00, 1974.2. Левидов В.А. и др. Йзмерение скоростей. М., 1972, с. 53, рис, 21,3. Авторское свидетельство СССР 9 913371, кл. О 06 Р 7/64, 1980 (нрототип).(54)(57) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержацее генератор опориой частоты, подключенный выходом к входу генератора импульсов запуска, и триггер, соединенный выходом с вхо-дом управления реверсом реверсив- . .ного счетчика, кодовый выход кото 3(59 О 0 6 О 7/1 8; О 06 Ю 3/ рого является выходом устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повьзаения быстродействияустройства, в него дополнительновведены генератор пилообразных импульсов, компаратор и задатчик опорного кода, подключенный выходом кустановочному входу реверсивногосчетчика, соединенного входом управления установкой кода с импульснымвыходом компаратора ис .первым ус"тановочным входом триггера, счетным входом - с выходом генератораопорной частоты, а выходом переполнения - с вторым установочным входом триггера, причем выход генератора импульсов запуска подключен ксинхронизирующему входу генераторапилообразных. импульсов, соединенного выходом с.первйм входом компаратора, второй вход которого яв-,ляется входом устройства.10 5 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение для вычисления первой производной аналоговогосигнала с представлением результата в цифровой Форме,Известно дифференцирующее устройство, содержащее времяимпульсныйпреобразователь, генератор тактовых импульсов, блок синхронизации,счетчик, триггеры, элементы И иэлемент задержки 1 .Недостаток устройства - конструктивная сложность.Известно также дифференцирующееустройство, содержащее преобразователь напряжения в число-импульсныйкод, реверсивный счетчик и блокуправления 2 .Недостатком данного устройстваявляется пониженное быстродействие. 20Известно дифференцирующее устройство, содержащее генератор опорной частоты, подключенный выходомк входу генератора импульсов запуска, триггер, соединенный выходом с 25входом управления реверсом реверсивного счетчика, кодовый выход которого является выходом устройства, счетный вход подключен к выходу первогоэлемента И, а вход обнуления - квыходу второго элемента И, соединенного первым входом с выходом триггера, а вторым входом - с счетнымвходом триггера, первым входом первого элемента И и с выходом преобра- З 5зователя напряжения в длительностьимпульсов, подключенного сигнальным входом к входу устройства, асинхровходом - к выходу генератораимпульсов запуска, соединенного входом с вторым входом первого элемента ИеНедостатком известного устройства является пониженное быстродействие,Цель изобретенияповышение45быстродействия устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в дифференцирующее устройство; содержащее генератор опорнойчастоты, подключенный выходом к входу генератора импульсов запуска,и триггер, соединенный выходом свходом управления реверсом реверсив. ного счетчика, кодовый выход кото-,рого является выходом устройства, 55дополнительно введены генератор пилообразных импульсов, компаратор изадатчик опорного кода, .подключенный выходом к установочному входуреверсивного счетчика, соединенного входом управления установкой кода с импульсным выходом компаратораи с первым установочным входом триггера, счетным входом - с выходомгенератора опорной частоты, а выходом переполнения - с вторым установочным входом триггера, причем выход генератора импульсов запуска подключен к синхронизирующему входу генератора пилообразных импульсов, соединенного выходом с первым входом компаратора, второй вход которого является входом устройства.На чертеже изображена блок-.,схема дифференцирующего устройства,Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, подключенный выходом к входу генератора 2 импульсов запуска, Выхоц триггера 3 соединен с входом управления реверсом реверсивного счетчика 4, кодовый выход которого является выходом устройства. Задатчик 5 опорного кода подключен выходом к установочному входу счетчика 4, соединенного входом. управления установкой кода с импульс- ным выходом компаратора б и с первым установочным входом триггера 3, счетным входом - с выходом генератора 1 опорной частоты, а выходом переполнения - вторым установочным входом триггера 3. Выход генератора 2 импульсов запуска подключен к синхронизирующему входу генератора 7, пилообразных импульсов, соединенного выходом с первым входом компаратора б, второй вход которого явля. ется входом устройства. Задатчик 5 может быть выполнен в виде группы перемычек между установочными. вхо- дамн разрядов счетчика 4 и шинами сигналов логического нуля и единицыДифференцирующее устройство работает следующим образом.На выходе генератора 1 опорной частоты формируются импульсы стабильной частоты, которыми синхронизируют работу генератора 2 импульсов запуска. Период повторения выходных импульсов генератора 2 постоянен и много больше периода повторения выходных импульсов генератора 1 и кратен ему, т.е. между импульсами генератора 2 укладывается постоянное количество импульсов генератора 1. Импульсами генератора 2 синхронизируют работу генератора 7 пилообразных импульсов, на выходе которого Формируются пилообразные импульсы с периодом повторения, равным периоду импульсов генератора 2, и с постоянной скоростью нарастания переднего пилообразного фронта. С помощью компаратора б сравнивают дифференцируемый сигнал с выходным напряжением генератора 7 и в моменты равенства дифференцирующего сигнала и переднего, пилообразного фронта импульса генератора 7 на выходе компаратора б Формируют короткий импульс постоянной длитель-11072063 10 Составитель С, КазиновТехред Т.Маточка Корректор М. Демчик Редактор А. Курах Заказ 128/42 Тираж 699- Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР пб делам изобретений и,открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ности (цепь блокировки компаратораб по задним фронтам импульсов генератора 7 не изображена).Интервал временимежду любымидвумя смежными импульсами номпаратора б связан с первой производной дО дифференцируемого сигнала(его прйращением за период Т следования импульсов генератора 2)соотношением видаЧгде ч - скорость нарастания переднего, пилообразного фронтаимпульсов генератора 7.Таким образом, дифференцируемому сигналу, скорость изменения которого равна нулю, соответствует интервал времени, равный периоду повторения опорного сигнала, а сигналу, который нарастает или убывает 20(т.е. имеет положительную или отрицательную производную) соответствует интервал времени, которыйбольше или меньше (в зависимости отзнака производной) периода.повтооения опорного сигнала,С выхода компаратора 6 импульсыравенства поступают на триггер 3и счетчик 4. По заднему фронту каждого такого импульса в счетчик 4 свыхода задатчика 5 заносится Опорный код, равный числу импульсов генератора 1, укладывающихся,в периодповторения. выходных импульсов генератора 2, т,ев интервал Тп.Этим же задним фронтом триггер 3устанавливается в нулевое состояние, переводящее счетчик 4 в режимвычитания. Счетчик 4 начинает вычитать импульсы, поступающие на егосчетный вход, до момента времени 40прихода следующего импульса равенст ва с выхода компаратора б. Еслидифференцируемый сигнал уменьшается во времени, т,е. имеет отрицательную производную, то к приходу следующего импульса компаратора б навыходе счетчика 4 фиксируется код,соответствующий первой производнойдифференцируемого сигнала. Еслидифференцируеьый сигнал увеличиваетсФ во времени, то к моменту появления следующего импульса компаратора б на очетнйй вход счетчика 4 поступает количество импульсов, большеепервоначального кода, установленного в нем. Поэтому в процессе счетаимпульсов в момент прихода на счетный вход счетчика 4 импульса, прикотором устанавливается равенствозаписанного в счетчике 4 первоначального кода и пришедших на его вход .импульсов, счетчик 4 устанавливается в нулевое состояние, а на еговыходе переполнения Формируется импульс, который. устанавливает триг-гер 3 в единичное состояние. Выходной сигнал триггера 3 переключаетсчетчик 4 в режим суммирования импульсов и к моменту времени приходаследующего импульса компаратора бна выходе счетчика 4 накапливаетсякод, соответствующий первой производной дифференцируемого сигнала.Знак производной определяется сигналом на выходе триггера 3, а момент съема информации для йередачиданных во внешние устройства - передним фронтом каждого импульса свыхода компаратора б.В предлагаемом устройстве вычисление производной осуществляетсяза один такт работы, длительностькоторого зависит от величины и знака производной. В предельном случае,когда величина производной максимальна, эта длительность равна двумтактам работы прототипа, т.е. совпадает с временем вычисления производной в прототипе. При вычислениипроизводной, равной нулю, длительность такта равна одному такту работы прототипа, При вычислении отрицательной производной длительностьтакта работы рассмотренного устройства составляет часть времени одного такта работы прототипаи,в предельном случае равна длительностиимпульса генератора 2 импульсов запуска,Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что оно по сравнению с прототипом обладает большимбыстродействием, особенно при вычислении отрицательных производныхдифференциального сигнала.