Дифференцирующее устройство

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Реслубликасударственный комите Совета Министров ССС ло делам изобретенийи открытий(23) Приоритет -Опубликовано 15.02,76. юллетець6 УДК 681,333 (088.8) та опубликования описания 28.10 Авторыизобретения М, Б. Никифоров и Н, А. Сарычев язанский радиотехнический инстит(71) Заявител 54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки частотно-импульсных сигналов.Известно дифференцирующее устройство, содержащее преобразователь код - частота, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходами логического блока управления счетчиком, вход которого соединен с генератором управляемой частоты. В известном устройстве выходной сигнал Р, (г) формируется как результат усиления в 7 г раз разности входной частоты и частоты обратной связи 5 Р,(1), 71Р - т 5 Р.Р)й 1 с (1) т. е. выходной сигнал Р, (1) пропорционален первой производной сигнала Р . (1) с принципиальной ошибкой/г йувеличении 7 г стремится к нулю. Приведенные формулы получены без учета дискретного характера частотно-импульсных сигналов и, следовательно, являются приближенными. Использование в качестве элемента сравнения откуда сто, (1) 7 и гтРг (7) Ж 7 г г(Р,(1) и Р(1) известных частотно-импульсных вычитающих устройств, обладающих характеристикой типа люфт приводит к появлению задержки в прямой цепи устройства, 5 непосредственно ухудшающей его динамические характеристики и, кроме того, ограничивает максимальную величину 7 г из соображений устойчивости. Ограничение 7 г в свою очередь тоже влияет на инерционность уст 1 о ройства, Следовательно, известное устройствохарактеризуется ограниченным быстродействием.Целью изобретения является повышениебыстродействия дифференцирующего устрой ства, что достигается использованием попериодного сравнения частот Р,. (г) и Р(Е), т. е.результат сравнения формируется по истечении периода меньшей из сравниваемых частот, в отличие от периода разностной частоты в известном устройстве. Для достижения этого в описываемое устройство дополнительно введены схема сравнения периодов, интегратор, два ключа, реобразоае код - напряжение, схема сравнения, формирователь знака, аналоговый запоминающий блок и делитель, первый вход которого соединен с выходом преобразователя код - частота, второй вход - с первым выходом схемы сравнения периодов, а выход - с первым входом схемы ЗО сравнения периодов, второй вход которой со303252 10 15 20 20 33 Р (Р) =Т" -(4)а 1 сИ2 пгде Т= -- постоянная времени цифроового интегратора в цепи обратной связи (счетчик 4 - преобразователь 5).Описываемое устройство обладает передаточной функцией дифференцирующего звена, однако его быстродействие значительно повышено в результате применения попериодного сравнения частот. 3едйнен со входом устройства, второй выход схемы сравнения периодов соединен с первыми входами интегратора и первого и второго ключей, третий выход схемы сравнения периодов соединен со вторым выходом блока управления счетчиком и первым входом формирователя знака, второй вход которого соединен со входом устройства, выход формирователя знака соединен с выходом устройства, второй вход первого ключа соединен с выходом преобразователя код - напряжение, а выход первого ключа через интегратор соединен с первым входом схемы сравнения и вторым входом второго ключа, выход которого соединен со входом аналогового запоминающего блока, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения, входом генератора управляемой частоты и выходом устройства, выход реверсивного счетчика соединен со входами преобразователей код в часто и код в напряжение.На чертеже приведена блок-схема описываемого устройства.Оно состоит из усредняющего делителя 1, схемы сравнения периодов 2, функционального преобразователя кода в напряжение 3, реверсивного счетчика 4, преобразователя кода в частоту 5, электронного ключа 6, электронного интегратора 7, схемы формирования знака 8, логического блока управления счетчиком 9, схемы сравнения 10, электронного ключа 11, аналогового запоминающего блока 12 и генератора управляемой частоты 13,В каждом периоде меньшей из сравниваемых частот Р ) и Р(1) схема сравнения периодов 2 выделяет разность периодов в виде временного интервалаТ1 1 . - РР)Р. Р) .(О Р,) Р-,Р)Е(1)Р х Р)РосС целью выделения сигнала, пропорцио.ального разностной частоте Р, (1) необхоимо величину ЬТ, ) умножить на сигнал Р, (1) Р). В связи с тем, что система охвачена отрицательной связью, в ней постояно поддерживается равенство Р. (1) = Рос (г)погрешностью, определяемой заданной точностью дифференцирования. Следовательно, .:озможна замена величины Г,. (1) Р ос ) на.еличину Р:;). Функциональный преобра:,ователь кода в напряжение 3 формирует на: ряжение, пропорциональное Г (1). Ключ 6беспечивает поступление сигнала Рос на .,ход интегратора 7 в течение ХТ(1), формируя напряжениеЛ 7У, =УОСЯЙ" ", (2)о где У, - масштабный коэффициент функционального преобразователя; Т - постоянная времени электронного интегратора,35 40 45 50 55 50 65 Полученное напряжение (2) по окончании каждого интервала через ключ 11, переписывается в аналоговый запоминающий блок 12, а интегратор обнуляется. Напряжение, хранимое в ЗУ, преобразуется в выходную частоту с помощью генератора 13(3) где Р - максимальная выходная частотагенератора;С, - максимальное выходное напряжение генератора, и подается на вход реверсивного счетчика 4 для интегрирования. Код реверсивного счетчика У(1) преобразуется в преобразователе 5 в частоту Р ос (1). Решая (1), (2) и (3) совместно, получаем Формула изобретения Дифференцирующее устройство, содержащее преобразователь код - частота, реверсивный счетчик, входы которого соединены с выходами логического блока управления счетчиком, вход которого соединен с генератором управляемой частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит схему сравнения периодов, интегратор, два ключа, преобразователь код - напряжение, схему сравнения, формирователь знака, аналоговый запоминающий блок и делитель, первый вход которого соединен с выходом преобразователя код в часто, второй вход - с первым выходом схемы сравнения периодов, а выход - с первым входом схемы сравнения периодов, второй вход которой соединен со входом устройства, второй выход схемы сравнения периодов соединен с первыми входами интегратора и первого и второго ключей, третий выход схемы сравнения периодов соединен со вторым выходом блока управления счетчиком и первым входом формирователя знака, второй вход которого соединен со входом устройства, выход формирователя знака соединен с выходом устройства, второй вход первого ключа соединен с выходом преобразователя код - напряжение, а выход первого ключа через интегратор соединен с первым входом схемы сравнения и вторым входом второго ключа, выход которого соединен со входом аналогового запоминающего блока, выход которого соединен со вторым входом схемыПодписноеов СССР Тираж 679го комитета Совета Миниизобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4ОТ, Загорский филиал каз 3791 сравнения, входом генератора управляемой частоты и выходом устройства, выход реверИзд.1126ИПИ Государственнопо делам113035, Москва,сивного счетчика соединен со входами преоб.разователей код в часто и код в напряжен.