Устройство для определения средних значений сигналов

,8)елинейным схеголда. - М.: Мирс. 2.3.12. 54) УСТРИХ ЗНАЧЕ57) Иэо ОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНЮ СИГНАЛОВретение относится кехнике и м,б. исполх технической диагнретения - увеличени ИЯ СРВДЙзмеризованостики,в устр-в Цель иэо УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 2211/24-0909,8209.88. Бюл.бышевский аакад. С.П.К(21) 349 (22).22(46) 23, (71) Куй тут им. (72) В.А (53) 621 (56) Спр мам./Под197, с. ти определения средних значений сигналов. Устр-во содержит четыре ключа 1-4, конд-р 7, операционный у-ль 1 О, резисторы 11, 12 и блок 16 управления. В устр-во введены конд-р 8 и по крайней мере хотя бы одна зарядно-разрядная цепь 15, выполненная в виде кондра 9, ключей 5, 6 и резисторов 13, 14, Повьппение точности измерения средних значений исследуемого сигнала в устройстве обусловлено отсутствием в нем интегратора времени и делителя, а следовательно, и отсутствием погрешностей преобразования временного интервала в аналоговую величину и деления аналоговых величин. 1 э.п. ф"2Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах технической диагностики,Цель изобретения " увеличение точности определения средних значенийсигналов,На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема устройствадля определения средних значений сигналов; на фиг, 2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие его работу.Устройство для определения средних:значений сигналов содержит первый 1,:второй 2, третий 3, четвертый 4, пя.тый 5 и шестой 6 ключи, первый 7,второй 8 и третий 9 конденсаторы,операционный. усилитель 10, первый 11,второй 12, третий 13 и четвертый 14резисторы, зарядно-разрядную цепь 15и блок 16 управления.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии на входе 25, деления средних значений сигналовприсутствует нулевой уровень напря: женияэ а на входе "Сброс" - напряжение уровня логической "1". При этом 30на выходах блока 16 управления установлены напряжения нулевого уровня и второй ключ 2 находится в нейтральном положении, при котором еговыход не скоментирован ни с одним иэ 35его входов. Первый ключ 1 замкнут,конденсатор 7 разряжен, четвертыйключ 4 разомкнут и напряжение на выходе зарядно-разрядной цепи 15 и выходе устройства для определения сРедних значений сигналов равно нулю.В момент времени 1 напряжение навходе "СбРос" изменяется с логической"1" на логический "0", При этом ключ1 размыкается. 45В момент времени 1, на вход "Синхронизация" подается управляющий им"пульс (Фиг. 2 в), который поступаетна первый вход блока 16 управления,на первый управляющий вход к)пюча 2и управляющий вход ключа 3, В течениевремени действия управляющего импульса длительностью Т=1 -1) ключ 2 в момент времени 1, переключается из нейтрального в первое рабочее положение,при котором выход ключа 2 замыкаетсяс его первым входом, а ключ (ключи)3 замыкаются, подключая вход (входы)зарядно-разрядной цепи ( цепей) к вы Ц =Ч, ехр( -- -) (2)фсопротивления резисгде В - величинатора 12аппроксимирующемузависимость гиперболическую(3) 15=о С где М - масштабный множитель во временном интервале аппроксимации а= В то же время через ключ 4 напряжение с выхода операционного усилителя 10 поступает на выход устройства ходу операционного усилителя 10, Ключи 5 и 6 эарядно-разрядной цепи цепей) 15 остаются разомкнутыми поддействием напряжения нулевого уровня,а конденсатор (конденсаторы) 9 эарядно-разрядной цепи (цепей) 15 с момента времени 1 подключается к выходуоперационного усилителя 10.При этом с момента времени 1 входной сигнал Ч (фиг,2 а) поступает через резистор 11 и ключ 2 на инвертирующий вход операционного усилителя1 О, выходное напряжение изменяетсясогласно выражению1,+т т1 1ч::ч ): -ч й )С 1Й С1 огде В, - величина сопротивления резистора 11;С, - величина емкости конденсатора 7.По окончании управляющего импульса на входе "Синхронизация" в момент1 ключ 2.переключается в нейтральноеположение, а ключ (ключи) 3 размыкается. При этом напряжение на выходеустройства для определения среднихзначений сигналов, описываемое выражением (1), остается неизменным(фиг, 2 ж),Через время 2блок 16 управленияформирует на первом выходе импульснапряжения длительностью .ЬС=1 -1 =-ф д(фиг.2 г), который поступает на второй управляющий вход ключа 2 и вход ключа 4. При этом ключ 2с момента 1 переключается во второерабочее положение, а ключ 4 замыкается и конденсатор 7 разряжается через .резистор 12 до экспоненциальномузакону (фиг. 2 ж)для определения средних значений сигналов.С момента времени С блок 16 управления формирует напряжение нулевого уровня на всех выходах, кроме.5 выхода, соединенного с управляющим входом первой эарядно-разрядной цепи 5, на выходе которого формируется импульс напряжения (фиг. 2 д) длитель-. 10 ностью ЬС, =1-С 4, (где 1 - момент времени окончания второго интервала аппроксимации), который запускает зарядно-разрядную цепь 15 на время его действия, замыкая ключи 5 и 6. При этом конденсатор 9 первой заряднораэрядной цепи 15 разряжается с напряжения Ч, при 1=1 через последовательно соединенные резисторы 13 и 14. Напряжение на резисторе 14 является частью напряжения на конденсаторе 9 и изменяется по закону, апт проксимирующему гиперболическую зависимость в интервале времени ЬС, (фиг.2 и). Через ключ 6 напряжение 25 с резистора 14 поступает на выход устройства для определения средних значений сигналов.При наличии в устройстведля определения средних значений сигналов нескольких зарядно-разрядных цепей 15 каждая, зарядно-разрядная цепь 15 формирует на своем выходе напряжение, аппроксимирующеегиперболическую, функцию, в своем интервале времени, задаваемом блоком 16 управления (фиг. 2 к).По.окончании временного интервала КТ, пропорционального времени усреднения Т и отсчитываемого от момента 1, на всех выходах блока 16 управ.ления устанавливаются нулевые уровни напряжения. При этом конденсатор 8 сохраняет напряжение, соответствующее формируемому, гиперболически из меняющемуся, напряжению в момент времени 1=1 +КТ. Это напряжение соответствует среднемузначению исследуемого сигнала (фиг, 2 к).При необходимости выделить среднее значение сигнала эа другое время усреднения или провести новый цикл усреднения сигнала в другом интервале времени производится сброс напряжения на конденсаторе 7, что реализуется путем подачи на вход "Сброс" в момент времени -1 импульса напряжения уровйня логической "1" (фиг, 2 б), который, поступая на управляющий вход . ключа 1, замыкает его контакты навремя действия импульса. Таким образом вводятся начальные нулевые условия для операции будущего интегрирования сигнала и определения его среднего значения.Параметры резисторов 11-14 и конденсаторов 7-9, программу работы блока 16 управления и значение моментавыбирают таким образом, чтобы фор-,мируемая с момента времени 1 кусочная функция описывала гиперболическуюзависимость вида ( 3) с минимальнойпогрешностью.Повышение точности измерения средних значений исследуемого сигнала впредлагаемом устройстве обусловленоотсутствием в нем интегратора времении делителя, а следовательно, и отсутствием погрешности преобразованиявременного интервала в аналоговую величину и отсутствием погрешности деления аналоговых величин,Формула иэ обр ет ения1. Устройство для определения средних значений сигналов, содержащее блок выборки-хранения, состоящий из операционного усилителя с первым конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, параллельно которому подключен первый ключ, между входом устройства для определения средних значений сигналов и инвертирующим входом операционного усилителя включены последовательно соединенные первый резистор и второй ключ, а также последовательно соединенные второй резистор и третий ключ, четвертый ключ, блок управления, входы и выходы которого соединены с соответствующими входами управления первого, второго, третьего и четвертого ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности, введены второй конденсатор и по крайней мере. хотя бы одна зарядноазрядная цепь, причем к третьему нормально разомкнутому выводу второго ключа и входу эарядно-разрядной цепи подключены соответственно первый вывод Второго резистора и второй вывод третьего ключа, первый вывод которого соединен с выходом операционного усилителя и через четвертый ключ - с выходом зарядно-разрядной цепи, который является выходом устройства для опрерректор Э.Лончаков Редактор Е,Папп Техред А.Кравч 782/54 Тир ВНИИПИ Го по дела 113035, МоскЭаказ аж 928 По ударственного комитета ССС изобретений и открытий а, Ж, Раушская наб д, исное оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,деления средних значений сигналов, и с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, вход управления зарядно разрядной цепи подключен к соответствующему выходу блока управления, а :первый и второй управляющие входы второго ключа соединены с управляющими входами третьего и четвертого клю О :чей соответственно,2. Устройство по п. 1 о т л и,ч а ю щ е е с я тем, что зарядноразрядная цепь выполнена в виде па" раллельно соединенных третьего кон,денсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, и последовательно соединенных пятого ключа, третье; го и четвертого резисторов, второй вывод которого соединен с первым выводом шестого ключа, второй вывод которого является выходом зарядно-разрядной цепи, а управляющие входы пятого н шестого ключей соединены между собой и являются управляющим входом зарядно-,разрядной цепи, причем первый вывод третьего конденсатора является входом зарядно-разрядной цепи,