Дифференцирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК у 11 С 06 С 7/184 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПИ К ДВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВУ одом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Патент США М 3845398,кл. С 06 С 7/18, опублик. 1974.2, Авторское свидетельство СССРУ 813455, кл. С 06 С 7/184, 1981(54)(57) ДИФФБРЕНЦИРУКЯЦЕЕ УСТРОЙСТВОсодержащее первый и второй дифференциальные операционные усилители,выходы которьс соединены с первымикрайними выводами соответственнопервого и второго резистивных деталей, первый масштабирующий резистор,включенный между неинвертирующимвходом первого дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, и дифференцирующийконденсатор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностидифференцирования и расширения области применения за счет обеспечения независимостей регулировкикоэффициента передачи для положительных и отрицательных входных ЯО 1161962 А сигналов, оно содержит два регулируемых источника положительного иотрицательного смещения и второймасштабирующий резистор, включенныймежду неинвертирующим входом второго дифференциального операционногоусилителя и шиной нулевого потенциала, инвертирующие входы первого ивторого дифференциальных операцион"ных усилителей соединены с первойобкладкой дифференцирующего конденсатора и с вторым крайним выводомпервого реэистивного делителя, средний вывод которого, обьединенный сосредним выводом второго резистивного делителя, является выходомустройства, а второй крайний выводвторого резистивного делителя является входом устройства, регулируемыйисточник положительного смещения включен между неинвертирующим вх первого дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, регулируемый источ - ник отрицательного смещения включен между неинвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, с которой соединена вторая об" кладка дифференцирующего конденсатора.116 1962 О 15 20 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть.исполь зовано для коррекции систем автоматического регулирования.Известно дифференцирующее устройство, содержащее операционныйусилитель с входной емкостной цепью,резистивную цепь обратной связии устройство для регулирования постоянной времени дифференцирования,которая, в свою очередь, состоитиз переключателя, включенного вцепь обратной связи, и соединенногос ним генератора импульсов 11,Однако известное устройствоимеет низкую точность дифференцирования и в нем невозможна независимаярегулировка коэффициента передачираздельно для положительных и от-рицательных входных сигналов,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является дифференцирующее устройство, содержащее ДС-цепь, которая состоит из последовательно включенных конденсатора и резистора, причем конденсатор связан с входом устройства, а резистор - с шиной нулевого потенциала, два дифференциальных усилителя, два резис тивных делителя, подключенные соответственно между выходами первого и второго дифференциальных усилителей и шиной нулевого потенциала, средние точки ЯС -цепи и первого резистивного делителя соединены с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя, средняя точка второго резистивного делителя соединена с инвертирующим входом 40 второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с инвертирующим входом первого усилителя 2 1.Однако это устройство характери зуется ограниченной точностью дифференцирования вследствие ограниченной полосы пр опускания диффере нциаль- . ного усилителя из-эа спада частотной ха рактеристики на высоких частотах. 50 Кроме того, при замкнутой обратной связи приходится специально корректи. ровать частотную характеристику в области высоких частот, включать дополнительные емкости, чтобы обес - 55 печить устойчивость усилителя. Иэ-за этих ограничений точное дифференцирование затруднено. Цель изобретения - повышение точности дифференцирования и расширение области применения за счет обеспечения независимой регулировки коэффициента передачи для положительных и отрицательных входных сигналов.Поставленная цель достигается тем, что дифференцирующее устройство, содержащее первый и второй дифференциальные операционные усилители, выходщ которых соединены с первыми крайними выводами соответственно первого и второго резистивных делителей, первый масштабирующий резистор, включенный между неинвертирующим входом первого дифференциального операционного усилителя и ши. ной нулевого потенциала, и дифференцирующий конденсатор, содержит два регулируемых источника положительного и отрицательного смещения и второй масштабирующий резис-тор, включенный между неинвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, инвертирующие входы первого и второго дифференциальных операционных усилителей соединены с первой обкладкойдифференцирующего конденсатора и с вторым крайним выводом первого резистивного делителя, средний выводкоторого объединенный со среднимвыводом второго резистивного делителя, является выходом устройства,а второй крайний вывод второго ре-,эистивного делителя является входом устройства, регулируемый источник положительного смещениявключен между неинвертирующим входом первого дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, регулируемый источник отрицательного смещения включен между неинвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, с которой соединенавторая обкладка дифференцирующегоконденсатора. На чертеже изображена схема дифФеренцирующего устройства.Дифференцирующее устройство содержит дифференциальные операционные усилители 1 и 2, регулируемый источник 3 положительного смещения, регулируемый источник 4 отрицательного смещения, реэистивные делите1 О з 1161ли 5 и 6, образованные резисторами .7 и 8 и 9 и 10 соответственно,масштабирующие резисторы 11 и 12,дифференцирующий конденсатор 13.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии благодарядействию источников смещения 3 и 4на выходе усилителя 1 имеется положительное напряжение, а на выходеусилителя 2 - отрицательное. Приравенстве смещающих напряжений Ц и0 и резисторов 7 и 10 выходное на 2пряжение О , равно нулю. Напряжениена конденсаторе 13 также равно 15нулю. При подаче на вход плавновозрастающего сигнала положительнойполярности конденсатор 13 заряжается через резисторы 9 и 8, причем токзаряда постоянен. 20При подаче на вход линейно-спадающего напряжения направление .тока вовходной цепи усилителя 1 изменяется на противоположное. На выходеустройства появляется отрицательное 25напряжение.Аналогично происходит при линейно-изменяющемся входном напряженииотрицательной полярности.Состояние дифференциального усилителя 1 не изменяется, дифференциальный усилитель 2 переходит вактивный режим работы, его выходноенапряжение изменяется противоположно входному таким образом, что на35выходе схемы вырабатывается прямоугольный импульс по мере протекания тока по цепи резистор 8 - конденсатор 13.Из-за бесконечно большого коэфЮфициента усиления напряжение наинвертирующем входе равно напряжению источника смещения на неинвертирующем входе усилителя. Поэтому 962величина напряжения источника смещения определяет ток, проходящий через конденсатор 13 и через резис. тор 8, Устанавливая величину напряжения источника смещения, можно менять скорость изменения потенциала на конденсаторе. При постоянных номиналах элементов схемы можно регулировать напряжением смещения коэффициент передачи в широких пределах, причем верхний предел ограничен только токами дрейфа самих дифференциальных усилителей.Каждый дифференциальный усилитель обрабатывает сигналы определенной полярности в зависимости от полярности смещения на его неинвертирующем входе, поэтому применив два отдельных разнополярных источника смещения с регулируемым напряжением, можно добиться независимой регулиров ки коэффициента передачи для положительных и отрицательных входных сигналов. Это значительно расширяет область применения предлагаемого устройства, позволяет использовать его в качестве корректирующего звена при управлении автоматизированными электроприводами для получения оптимального управляющего сигнала в динамических системах.На высоких частотах амплитудная частотная характеристика устройства постоянна.Технико-экономический эффект от использования изобретения определяется повышением точности дифференцирования и расширением регулирующих возможностей, что важно при использовании его в составе систем автоматического управления, например при регулировании скорости протяжки в лентопротяжньж механизмах.1161962 оставитель Г, Осиповехред М.Кузьма Корректор Л. Пилипенко Редактор Е, Копч 3910/51 Тираж 710 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушЗака Подкомитета СССРи открытийская наб., д. 4 сное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна