Устройство для многократного дифференцирования аналоговых сигналов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУп 1568952 Ссюэ Советских Сосиалистических Республик+фх =.е1) Дополнительное к авт, свид-ву -2) Заявлено 1512.75 (21) 2302443/24присоединением заявки М -1,Кл, 6 06 6 7, 18 Государственнын комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий 3) ите(088, 43) Опубликовано 15.0 ччетень ГО 30 исанпя 23.12.77 45) Да убликовани Авторыизобретения А. С. Востриков и Е. Б. ГавриловНовосибирский электротехнический инстит вител(54) УСТРОЙСТВОФФЕРЕНЦИРОВАНИ МНОГОКРАТНОГОАЛОГОВЫХ СИГНАЛО Изобретение относится к яналогозой вычислительной технике и предназчачено для систем азтоматического упразлежия, з кото рых необходима информация о произзодных от выходного сигнала системы при высоком уровне помех,Известно аналоговое устройстзо дифферепцирования, содержащее два сулматоря, два интегратора и два нелинейных элемента типа ограничение 11. Нелинейные элементы используются для повышения помехозащищезности устройства, Однако это известное устройство не позволяет получать производные выше первого порядка. Наиболее близким к изобретению техническим решением язляется устройство, .которое содержит последоза. тельно включенные сумматор и и интеграторов, выходы которых соединены с соответствующими инвертирующими входами сумматора, а зходы являются выходами устройства 12). Однако в этом устройстве, если во входном сигнале присутствуют высокочастотные помехи, то при дифференцировании амплитуда их увеличивается, что приводит к пониже нию точности дифференцирования. Помехозащищенность этих устройств в присутствии помех может быть увеличена зя счет уменьшения бь.свродействия, что приводит к значительному увеличению погрешности дифференцировяппя полезной составляющей сигнала,Целью пзооретения язляется позышепппомехозящищенностп. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что оно содержит дополнительный сумматор, неинзертпруюшпй вход которого является входом устройства, и дополнителыньгх интеграторов и и нелинейных элементов типа ограничение, зключенных по одному на входе каждого пз дополнительных интеграторов, пары нелинейныи 10 элемент типа огрянпченпе - интеграторсоединены последозательчо, выходы дополнительных интеграторов соединены с соотзетствующимп инвертпрующимп входамп дополнительного сумматора, выход которого подсое дипен ко входу нелинейного элемента типаограничение первой пары, выход и-го дополнительного интегратора подключен к неинзертирующему входу основного сумматора,На чертеже представлена блок-схема преч.20 лагяемого устройства.Оно содержит сумматоры 1 и 2, выполненные на базе реша,ощих усилителей с актпзпными сопротивлениями зо входных цепях и з цепи обратной сзязи., интеграторы 3 и 4, зы полненные на базе решающих усилителей семкостью з цепи обратной связи п активным сопротивлением зо зходгной цепи, и нелинейные элементы Ю типа ограничение, выполненные на базе решающих усилителей с дио- ЗО дами в цепи обратноп связи. Входом устироистз 2 является полож:1 тельный Вход сумматора 2, к отрицательным входам которого подключены выходы и интеграторов 4, Перед кахкдым цз интегратороз 4, включенных последовательно, включен нел 1 нейньй элемент д. Выход и-ГО интегратора т .10 дключгя к положительному вкслу сумматора 1, к отрицательным вколам,которого подключены выколы и иптетраторов 3. Интеграторы 3 Включены последовательно ц:к вколы являются выколами устройства,В случае отсутствия высогкокачестзенных помех ц при ограниченснык гроцззслзык полезного дифференцируемого спгчала (а это всегда,имеет место лля лшам;ческих систем) устройство описывается лцнейной передаточной функциейУ(р) -- .; - , - . - , - Тдрд -г- ЛТ" - р -- -Л,Тр + 1где р - оператор дифференцирования; л- коэффицент 1 Т - постоянная времени; и - порядок старшей проззолной.Следует отметить, что та часть ске)ы, которая включает в себя сумматор 2, нелней. ные элементы о,и интеграторы 4, прц отсутствии помех описывается аналог;чной передаточной функцией, но ее постоянная времени, как минимум,на порядок меньшая Т, нечитывается.В случае присутствия во входном сигнале Высокочастотных помех в сигналах, подаваемых на вход интеграторов 1 ц являющикся производными от входного сигнала, появляются высскочастот)ные составляющие большо амплитудыкоторые огранпчцзаются нелцнейными элементами 5. Так,происходит сглаживание сигнала, поступающего на сумматор 1, и всех его производных. В связи с этим сигналы, поступающие на входы иснтегратороз 3 и пропорциональные производным от вкодНОГО СИгаала, НЕ СОЛЕРИ(2 Т ВЬ 1 СОКОЧ 2 СТОТНЫХ составляющих осльшси г)1 плитульгТаким образом, п)е лагаемое устройствопозволяет пОВЬсцть тсчгность и 1)ференцироВапия голезной составляющей вхолнсго сигнала, что, в сзою очередь, позволяет позысцть качОство раОсты систю 2 ВтоматическОГО РЕГУЛИРОЗац 1 Я, В СКОТОЭЫХ 3 ПРОЦЕССЕ НОР- мального фугнкццонированця используется цн формация о прсцззолнык от выходного сигнала.с 1)срмула изобретенияУстройство лля многократного лчфферец цированця 2 Н 2 лОГОзык сцгналоз, содержащеепоследовательно Вслючепные сумматор и и интегратороз, зыколы которых соединены с соответствующими цнвертирующимвхсламц сумматора, а входы являются выколамц уст ройства, отли ающееся тем, что,сцельюповышения по.,екозащцщенности устройства, оно содержит дополнительный сумхатор, непнвертируюцй вкол которого является входом устройства, и дополнительньх пптеграто ров и и нелцнейнык элементов типа огра 1 ЦЧЕПЦЕ, ВКЛЮЧЕНПЬх ПО ОДОМУ НЗ ВКОЛЕ к 2 жлОГО цз дсполпптельньх интеГэаторов, пары целине:,ны элемент типа ограничение - ццтегратор соединены последовательно, вы холы дополнительнык интеграторов соелцнены с соответствующими инвертирующи ми входами дополнительного сумматора, выход которого подсоединен ко входу нелинейного элемента типа ограничение первой паоы, 35 выход и-го дополнительного интегратора подКЛЮЧЕН К НЕЦНВЕРТПРУОЩЕМУ ВХОЛУ ОСПОВНО- го сумматора.Источники инфорзациц, принятые во знц 40 мание пари экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР М 219909,кл, С Об С 7/18, 1968,2. 1 хс 1)г 1.). Н. Л гпе 11 пос 1 аког йе с 1 е 1 еггп 1 па 1 Опо 1 йе с 1 егепг 21 ес 1 ца 1 Оп гпос 1 е 1 ог згпр 1 е45 поп 1 пеаг зузФепз 1 ЕЕЕ Тгапза 1 йоп о 1 е 1 ес 1 гоп 1 с согпрп 1 егз, х, ЕС, и. 4.5689521 Корректор И. Симкика Редактор Л. Тюрина Заказ 678/1907 Изд.681 Тираж 818 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж 35, Раушская наб., д, 4/5