Дифференцирующее устройство

.Сееэ СоеатееаСецмаеесстнцееааРееаубчнн ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ Жыг," д ) 1(6) Дополнительное к авт; саидЩ Заявлено 26. 05.7 6 (21)2364с прнсоеднненнем заявки1/18-24 7/ йвуератюееейсесею дйюам М 366 рпза фтврвтяй тет 5.03,7 95 тень МЬ 1 Опублн новаД,ата опуб 5 нковання описания 19,03.79(7%) Заявитель 54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВ ной цеыцируюци в Изобретение относится к области аналоговойвычислительной техники и может быть использовано дпя дифференцирования медленно меняющихся напряжений.Йифференцирующие устройства, построенные иа операционных усилителях, известны,Однб из них содержит во вход пи операционного усипнтеля дифферещий конденсатор 1.Его недостатком является то, что при достижении значительного коэффи ента передачи при небольшом дрейфе фнуля дифференцирующий конденсатор имеет значительные габариты и вес, т.к. он должен иметь одновременно большую и стабильную емкость, большое сопротивление изоляции. Громоздкость таких конденсаторов (или батареи конденсаторов) вступает в противоречие,с современной микроэлектроникой.Наиболее близким по техлической сущности является дифференцирующее уст- ройство, содержащее подключенный к входу устройства предварительный усилитель, выход которого через дифференцирующий конденсатор связан с входом операционного усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого включен масштаб ный резистор 12.В случаях, когда диапазон изменения входного сигнала невепйк, такой дифференциатор дает хороший результат. Предварительный усилитель уменьшает требуемый непосредственно от дифференпнатора, коэффициент передачи, позволяя тем самым у ме пылить габариты дифференцирующего конденсатора.. Недостатком прототипа является неизбежная ограниченность диапазона линей ности предварительного усилителя.Целью изобретения является уменыжние габаритов устройства, обусловленное расширением диапазона линейности,Цель достигается тем, чте устройство содержит преобразователь числа импульсов в напряжение, элемент И, двухпорогоый элемент, подключенный к выходу"предварительногоусилителя, и генератор =Импульсов, выход которого подключен кодномуиз входов элемента И, другой" Ыод кбторого связан с выходом двухпорогового элемента, а выход элемента И5связан с входом преобразователя числаимпульсов в напряжение, подключенноговыходом"к-входу смещения предварительного усилителя, а такжетем, что в,10дднфференцируюшее устройство введеныодйовибратор, запоминающий конденсатор,зарядный резистор, источник напряжениян ключ, через который вход операционно"= гб" у"иййгели соединен с первыми вывода"= сми запоминающего й)нденсатора н зарядно-го резистора, второй вывод запоминающего конденсатора соединен с выходом операционного усилителя, второй вывод за"рядного резистора соединен с первым вы 20водом источника напряжения, второй вывод которого соединен с шиной нулевогопотенциала, вход одновЫратора подключен к выходу элемента И, а выход - куправляющему входу кщоча. Устройство, блок-схема которо 1 о представлена на чертеже, содержит предварительный усилитель 1, дифференцирующийконденсатор 2, преобразователь 3 числаимпульссе в напряжение, двухлороговыйэлеменг 4, элемент И 5, генератор6 импульсов, онерационный усилитель 7,одновнбратор 8, ключ 9, масштабный изаждный резисторы 10 и 11, запоми 35лающий конденсатор -12, источник 13напряжения.Устройство работает следующим образом.При напряжении на выходе усилителя401 в диапазоне между уровцямн срабатывания двухпорогового элемента 4 онодифференццируетса обычным образом. При1,этом ключ 9 разомкнут, а койденсатор12 заряжается до выходного напряжения,Источник напряжения 13 прн этом корректирует напряжение на конденсаторе12 в соответствии со смещением "нуля"усилителя 7 и остаточным напряжениемключа 9.ИПри срабатывании двухпорогового.элемента 4 элемент 5 пропускает очередной импульс с выходагенератора 7 навход преобразователя 3, в результатесмещающее напряжение предварительного усилителя 1 получает единичное приращение, н рабочая точка усилителя 1скачком переходит в область между уровнями срабатывания элемента 3, оставаясь в пределах линейного участка амплйтудной характернстяки,При этом конденсатор 2 должен перезаряжаться на величину скачка напряжения. При отсутствии элементов 8, 911-13 перезаряд конденсатора 2 происходит только через резистор 10, если усилитель 7 имеет достаточно большойдинамический диапазон, а скорость изменения напряжения Ц при его скачке неслишком велика; при этом большой ток через резистор 10, необходимый для перезаряда конденсатора 2, поддерживаетсяимпульсом большой амплитуды напряжения О,. В этом случае при монотонном изменении найряжения О,выходноенапряжение представляет собой напряжение переменного тока, одна из полуволн,которого, соответствующая перезарядуконденсатора 2, имеет постоянные длительность и амплитуду. Другая полуволна соответствует плавному изменениюнапряжения 0, фаза такого напряженияменяется на противоположную прн изменении знака производной, его демодуляцияпозволяет получить, напряжение постоянного тока,-что и реализуется элементами 8, 9, 11-13. При срабатывании элемента И 5 одновибратор 8 вырабатываетимпульс, замыкающий ключ 9; через него н конденсатор 12 конденсатор 2 пере;заряжается на величину скачка напряжения 0, Конденсатор 12, заряженный досуммы напряжения выходного н напряжения источника 13, является запоминающим: напряжение Ощво время перезаряда поддерживается примерно напрежнемуровне. Источник .13 уменьшает погрешность запоминания; устанавливая приразомкнутом ключе 9 потенциал точкисоединения элементов 9 и 12, равныйсумме смещения "нуля усилителя 7 иостаточного напряжения замкнутого ключа 9.Так как рабочаа ,точка предварительного усилителя 1 автоматически удерживается на линейном участке, его коэффициент усиления по напряжению можетбыть большим независимо от диапазонаизменения входного напряжения, Приэтом снижение коэффициента передачи,требуемого от собственно дифференциатора, будет еще более значительным,чем в прототипе, поэтому достигаетсяуменьшение габаритов дифференцирующего конденсатора 2, Тот же эффект достигается увеличениемемкости дифференцирующего конденсатора при одновремен-65257 2Составитель Г. Осипо Редактор В. Чирков Техред М. Петко ектор Л. Небола Подписноета СССРрытийя наб., д. 4/5 ж 779нного комиретений и о-35, Раушс 1062/46 ТираНИИПИ Государствепо делам изоб13035, Москва, Ж ака пиал ППП фПатент, г, Ужгород, ул. Проектная,5ном уменьшении его габаритов и веса;для этого амплитудные значения напряжения 0 должны быть значительно меньше амплитудных значений напряженияО Вытекающее из данного условия снижение 5 требований к сопротивлению изоляции позволяет применить более малогабаритные конденсаторы, имеющие меньший объем при большей емкости. 1 ОФормула изобретения1. Дифференцирующее устройство, содержащее подключенный к входу устройства предварительный усилитель, выход которого через дифференцируюший кон- ф денсатор связан с входом операционного усилителя, в цепи отрицательной обратной. связи которого включен масштабный ре зистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритов, уст О ройство содержит преобразователь числа ;импульсов в напряжение, элемент И, двух- пороговый элемент, подключенный к вы ходу предварительного усилителя, и генератор импульсов, выход которого подклю чен к одному из входов элемента И, другой вход которого связан с вйходом двухпорогового элемента, а выход элемента И связан с входом преобразователячисла импульсов внапряжение, подключенного выходом к входу смещения предвлрительного усилителя,2. Устройство по п.1, о т л и ч,а ю -ш е е с я тем, что в него введены одновибратор, запоминающий конденсатор, зарядный резистор, источник напряжения иключ, через который вход операционногоусилителя соединен с первыми выводамизапоминающегоконденсатора и зарядногорезистора, второй вывод запоминаюнагоконденсатора соединен с выходом операционного усилителя, второй вывод зарядного резистора соединен с первым выводом источника напряжения, второй выводкоторого соединен с шиной нулевого потенциала, вход одновибратора подключенк выходу элемента И, а выход - к управляющему входу ключа,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Вычислительная техника, справочник, т.1,под ред,ХаскиГ.Д, иКорнаГ.А.