Устройство для интегрирования электрического сигнала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК о С 06 С 7/1 ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ЗОБРЕТЕНИ ЕПЬСТВУ ина, тило на и енинского комсомола(56) 1, Проектирование и применение операционных усилителей. Под ред. Дж Грэма, Дж. Тоби и др. М.,"Мир", 1974, с. 233-239.2, Авторское свидетельство СССР В 370614, кл. С 06 С 7/186, 1970 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащее аналоговый интегратор, вьходом соединенный с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход является выходом устройства, блок определения знака, выход которого подключен к управляющему входу первого переключателя, ,выходамн соединенного с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены ОПИСАНИЕ ВТОРСКОМУ СВИЩ(71) Львовский ордена Летехнический институт имЯО 1 й 066 А с входами цифроаналогового преобразователя, второй переключатель иинвертор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностии расширения динамического диапазона интегрирования, .в него введеныблок формирования гибридного кода,генератор импульсов, управляемыйделитель частоты и блок выделениямодуля, вход которого является входом устройства и соединен с входомблока определения знака, а выход подключен к входу блока формированиягибридного кода, аналоговый выходкоторого непосредственно и через ин"вертор подключен к первому и второмуинформационным входам второго переключателя, выходом соединенного свходом аналогового интегратора, цифровой выход блока формирования гибридного кода подключен к группе входов управления управляемого делителячастоты, частотный вход которого соединен с выходом генератора импульсова выход - с информационным входом первого переключателя, причем управляющий вход второго переключателя подключен к выходу блока определениязнака.1Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано в системах и устройствах автоматики и измерительнойтехники,Известно устройство для интегрирования электрического сигнала, содержащее интегрирующую емкость,включенную в цепь обратной связиоперационного усилителя, и сопротивление, подключенное к входу последнего, задающее постоянную времени интегрирования 1 3.Недостатком устройства являетсянизкая точность интегрирования из-заутечки интегрирующей емкости и дрейфа операционного усилителя.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является устройство для интегрирования электрического сигнала, содержащее аналоговый интегратор, реверсивный счетчиК,цифроаналоговый преобразователь, блокопределения знака, ключевую схему исумматор, причем вход блока определе ния знака соединен с входом устройства, а выход подключен к управляюще.му входу ключевой схемы, первый ивторой выходы ключевой схемы подключены соответственно к суммирующемуи вычитающему входам реверсивногосчетчика, выход последнего соединенс входом цифроаналогового преобразователя, выход которого подключенк одному из входов сумматора, второйвход сумматора соединен с выходом аналогового интегратора, выход сумматора является выходом устройства 21.В известном устройстве весь входной сигнал вначале проходит черезаналоговый интегратор, обладающий40значительной погрешностью из-за утечки интегрирующей емкости и дрейфаоперационного усилителя, В результатемомент окончания цикла интегрирования в аналоговом интеграторе опреде 45ляется с низкой точностью и погрешность последнего, многократно накопленная в счетчике, существенным образом влияет на общий результат интегрирования.Целью изобретения является повышение точности и расширение динамического диапазона интегрирования.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для интегрированияэлектрического сигнала, содержащееаналоговый интегратор, выходом соединенный с первым входом сумматора,2второй вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход является выходом устройства, Рлок определения знака, выход которого подключен к управляющему входупервого переключателя, выходамисоединенного с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя, второй переключатель и инвертор, введены блок формирования гибридного кода, генератор импульсов, управляемый делитель частоты и блок выделения модуля, вход которого является входом устройства и соединенс входом блока определения знака, а выход подключен к входу блока формирования гибрицного кода, аналоговый выход которого непосредственно и через инвертор подключен к первому и второму информационным входамвторого переключателя, выходом соединенного с входом аналогового интегратора, цифровой выход блока формирования гибридного кода подключен к группе входов управления управляемого делителя частоты, частотный входкоторого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с информационным входом первого переключателя, причем управляющий вход второго переключателя подключен к выходу блока определения знака.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство для интегрирования электрического сигнала содержит блок 1 выделения модуля, блок 2 определения знака, аналого-цифровойпреобразователь 3, второй цифроаналоговый преобразователь 4, блок 5 вычитания, инвертор 6, второй переключатель 7, аналоговый интегратор 8, управляемый делитель 9 частоты, генератор 10 импульсов, первый переключатель 11, реверсивный счетчик 12, цифроаналоговый преобразователь 13, сумматор 14, вход 15 и выход 16, причем аналого-цифровой преобразователь 3, второй цифроаналоговый преобразователь 4 и блок 5 вычитания образуют блок 17 формирования гибридного кода, вход которого подключен к выходу блока 1 выделения модуля, аналоговый выход черезинвертор 6 непосредственно соединен с входами переключателя 7, подключенного к аналоговому интегратору 8. Цифровой выход50 бб 4 нал, пропорциональный интегралу остатка где Т - постоянная времени аналогового интегратора.С выхода аналого-цифрового преобразователя 3 код дискретной частиинтегрируемого сигнала Иа поступает 1 Она управляющий вход управляемогоделителя 9 частоты, на частотныйвход которого поступает непрерывнаяимпульсная последовательность частотой Г с выхода генератора 10 импульсов. Частота на выходе делителя 9, 15пропорциональная дискретной частиинтегрируемого сигнала Устоойство работает следующим обоазом.Подлежащий интегрированию входной сигнал преобвазуют в гибридный код блоком 7 формирования гибридного 0 коца, для чего интегрируемый сигнал Х с вхоца 15 устройства поступает на входы блока 1 выделения модуля и блока 2 определения знака. С выхода блока 1 выделенный однополярный сигнал 25 Х подается на вход аналого-цифрового преобразователя 3, в котором осуществляется его сравнение с дискретным рядом опорных напряжений, равномерно распределенных по всему рабочему диапазону устройства. Результат сравнения представляет собой дискретную часть входного сигнала, выраженную в виде цифрового кода И,. Последний поступает на вход цифроаналогового преобразователя 4, где преобразуется в аналоговую ФормуХи далее - на вычитающий вход блока 5 вычитания, на второй вход которого по дается сигналХ 1 с выхода блока 1. 40 На выходе блока 5 вычитания образуется аналоговый сигнал 1 Х(, представляющий собой разность между входным сигналом и его дискретной частью 1 с - дгде У к к 11 Х. =1 Х Хь Полученный остаток /Х 0/ подается непосредственно на один из входов, и через инвертор 6 - на другой вход переключателя 7, который управляется 50 сигналом с выхода блока 2 определения знака. Переключатель 7 обеспечивает поступление аналогового сигнала нд вход аналогового интегратора 8 со знаком, соответствующим зна ку входного сигнала: при ХтО Х 0=Х 1 при ХсО Х,=-1 Х. На выходе аналогового интегратора 8 образуется сиг-. 3 11 блока 17 формирования гибридного ко-,да соединен с управляющими входами управляемого делителя 9 частоты, включенного между генератором 10 импульсов и переключателем 11, выходами соединенным с входами реверсивного счетчика 12, подключенного через цифроаналоговый преобразователь 13 к входу сумматора 14, вторым входом соединенного с выходом аналогового интегратора 8, Вход 15 устройства через блок 2 определения знака соецинен с управляющими вхоцами пеоеключателей 11 и 7. поступает на вход переключателя 11,осуществляемого ее подключение к одному из входов реверсивного счетчика 12 в зависимости от знака входного сигнала: при ХО Г, поступает насуммирующий, а при Х(О - на вычитающий вход счетчика. Число, записанноев счетчике, пропорционально интегра"лу дискретной частй входного сигнала=о 1 а1 Уьинтеграл дискретной частивходного сигнала;масштабные коэффициенты. С выхода цифроаналогового преобразователя 13 число Ис преобразуется в аналоговый сигнал Уд, который далее поступает на вход сумматора 14, на другой вхрд которого подается интеграл остатка У . На выходе сумматора 14 образуется интеграл входного сигнала Х устройства, состоящий из суммы интегралов дискретной части и остаткаУ.=Уа+о = Хф+Т Хос 1Таким образом, в устройстве для интегрирования преобразование входного интегрируемого сигнала в частоту импульсов осуществляется без учас. тия аналогового интегратора с использованием дополнительно введенных блока выделения модуля, блока формирования гибридного кода, инвертора, переключателя, генератора импульсов и управляемого делителя частоты. При этом устройство, хотя и усложняется, зато позволяет получить более высокую точность дискретного интегрирования эа счет исключения из дискретЗаказ 6772/36 Тираж 698 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ной части аналогового интегратора,а значит и обеспечить более вь 1 сокуюобщую точность интегрирования. Технико-экономический эффект внед.рения изобретения определяется существенным повышением точности и расширением динамического диапазонаинтегрирования эа счет интегрирования большей части сигнала дискрет ным способом и лишь небольшой его доли - аналоговым способом.