Устройство для выделения постоянной составляющей

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ нн 879598(22) Заявлено 040 З 80 (21) 2892495/18-24с присоединением заявки Но С 06 6 7/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ сОстАВляющейИзобретение относится к области вычислительной техники, систем автоматики и электрических измерений и может быть использовано для выделения постоянной составлякщей из сложного сигнала при измерении интегральных характеристик периодических сигналов, фаэочувствительном детектировании И ТеДеИзвестно устройство для выделения постоянной составляющей, содержащее блок умножения и генератор весовой функции 1.Недостатком этого устройства является низкая точность иэ-за отсут ствия широкополосных и прецизионных блоков перемножения, а также из-за трудностей формирования весовой функции.Наиболее близким к изобретению 20 является аналоговый интегрирующий вычислитель, содержащий два последовательно включенных интегратора, два аналоговых ключа, выходы которых подключены ко входам третьего 25 вычитающего интегратора 2).Недостатком такого устройства является ограниченная точность работы из-за большого числа прецизионных узлов масштабных блоков и уси лителей, от которых зависят параметры окна Хэмминга (уровень подавления боковых лепестков). Кроме того, из-. за разрыва на границах окна, уровень боковых лепестков спадает как - ,или солЩскоростью 6 дб/октаву,что сказывается на точности усредненйя сигналов с большим весом высших гармонических составляющих. Целью изобретения является повышение точности работы.Для достижения этой цели в устройство для выделения постоянной составлякющей, содержащее два интегратора, включенных последовательно и два ключа, выходы которых подключены соответственно к инвертируюаему и неинвертирующему входам третьего интегратора, введен запоминающий блок. Выход второго интегратора подключен ко входу первого ключа и входу запоминакнаего блока, выход которого соединен со входом второго ключа.На фиг.1 представлена схема устройства для выделения постоянной составляющей) на фиг. 2 - диаграммы, пояснякщие работу устройства.Устройство содержит два интегратор 1 и 2 (инвертирующие), третийинтегратор 3 (вычитающий), ключи 4и 5 и запоминакщий блок б.Устройство работает следующим образом.Перед началом усреднения производится установка нуля интеграторов 1,2, 3 и запоминающего блока б. В мо"мент времени с=О замыкаются ключи 4и 5 и начинается обработка сигнала,Выходное напряжение интегратора 2поступает. на инвертирующий вход ин 1тегратора 3, на неинвертирующий входкоторого поступает нулевое напряже"ние с выхода аналогового запоминающего блока б. В момент времени 1=-,гдеТ - интервал усреднения, на выходе аналогового блока Ь записывается мгно"венное значение выходного напряженияинтегратора 2. Это напряжение поступает на неинвертирующий вход интегратора 3. Для реализации симметричногопараболического окна Коэффициент передачи интегратора 3 по инвертирую"щему входу устанавливают. вдвое большим, чем по инвертирующему. В моментвремени с=т размыкаются ключи 4 и 5,и на выходе интегратора 3 запоминается напряжение, пропорциональное Постоянной составляющей обрабатываемогосигнала и длительности интервала обработки Т.На фиг.2 показаны временные диаграммы реакции узлов устройства надельта-импульс. Выходное напряжениеустройства при воздействии на еговход дельте-импульса описывается импульсной переходной функцией.Выходное напряжение интегратора 1при воздействии на его вход дельтаимпульса равноГ Опри с(О;ам-1 при сО,При этом на выходе интегратора 2напряжение возрастает по линейномуэ акону"ВЬх 1 .сс при сО,где К - коэффициент пропорциональности.Выходное напряжение устройства описывается формулойГ 0 при с 0;ЦаьПЗ = 1 М Рпри т , О,тВ момент времени 1 на неинвертирующий вход интегратора 3 подключается напряжение"аых =На выходе узла вычитания интегра-тора 3 напряжение изменяется скачком на противоположное (диаграмма Д),а далее продолжает изменяться по ли-нейному закону. Выходное напряжение интегратора 3 при этом изменяется по законуО =-ф-т)лои 4 тт3.По окончании интервала обработки выходное напряжение интегратора 3 равно нулю.Таким образом, реакция устройства на дельта-импульсы (импульсная пере" ходная характеристика или весовая функция или "окно") описывается выражением0 при 0 т О = -Кс.при 0а а О . -д(с-т)при т (тй представляет собой симметричноепараболическое окно. Такое окно образуется путем трехкратной сверкит пряМоугольного окна длительностью 4Точность выделения постоянной составляющей зависит от частотных свойств устройства (спектрального "окна" ), которое описывается преобразованием фурье параболического вреМенного 2 О ".окна". Учитывая, что преобразование фурье прямоугольного окна описывается ядром Дирихле и теорему о свертке функций времени спектральное "окно" устройства представляет собой Я произведение трех ядер Дирихле. МЬ з 1 и К . эыт ЮЪ Ь Такое спектральное "окно" характеризуется скоростью спада боковых лепестков как - или 18 дб/октаву. ЗО Уровень первого бокового лепестка составляет - 40,5 дб, а произведение ширины главного лепестка ьУ на время обработки Т равняетсяд 1 т= у.Таким образом, по сравнению с прототипом улучшается точность выделения постоянной составляющей в связи с тем, что скорость спада боковых лепестков увеличивается с б дб/окта ву до 18 дб/октаву, а число узлов с.прецизионными коэффициентами передачи значительно уменьшается,Формула изобретения4 Устройство для выделения постоянной составляющей, содержащее два интегратора, включенных последовательно, и два ключа, выходы которых подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам третьего интегратора, выход которого является выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы, в него введен запоминающий блок, причем выход второго интегратора подключен к входу первого ключа и входу запоминающего блока, выход которого соединен с входом второго ключа.Источники информации,60 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 466516, кл. 6 Об 6 7/19, 1974.2Авторское свидетельство СССРР 633036, кл. 6 06 6 7/18, 1978 ,(прототип) .879598 Составитель С. Белан утехина Техред Е.Харитончик КорректоРПожо едакт каз 972 П "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная, 4 Фил 20 Тираж 748ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений113035, Москва, Ж,Подписноекомитета СССРи открытийаушская наб.,д.4/5