Устройство для определения средних значений сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН145714 1)4 3 Н 11/04 РЕТЕНИ 21) (22) (46) (71) тут и (72) (53) (56) /Под с. 11 РЕД ериЯ едСЛ Вь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 3492230/24-0922.09.8207.02.89. Вюл. Р 5Куйбышевский авиационный инстим. акад. С.П.КоролеваВ.А.Медников и А.Н.,Порынов621,372.543(088.8)Справочник по нелинейным схемам,ред. Д,Яейнголда. М,: Мир, 1977,6-117, рис. 2.3.12.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯНИХ ЗНАЧЕНИЙ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к изтельной технике. Цель изобретениповышение точности определенияних значений сигналов, Устр-водержит ключи 1 - 4, резисторы 5 конденсатор, операционный чсилитель 1 О, зарядно-разрядные цепи (ЗРЦ)11 и 12, блок 13 управления и масштабный усилитель 14. Повышение точности измерения средних значений исследуемого сигнала в данном устр-веобусловлено отсутствием в нем интегратора времени и делителя, а следовательно, и отсутствием погрешностипреобразования временного интервалав аналоговую величину и погрешности.деления аналоговых величин, Устр-вопо п.1 ф-лы отличается введениемЗРЦ 11 и 12 и масштабного усилителя14. Устр-во по п.2 ф-лы отличаетсявыполнением ЗРЦ 11 и 12, каждая изкоторых состоит из резистора 7 и конденсатора 9. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.30 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах техническойдиагностики, 5Цель изобретения - увеличение точности определения средних значенийсигналов.На Фиг. представлена принципиальная электрическая схема устройства 10для определения средних значений сигналов; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие его работу.Устройство для определения среднихзначений сигналов содержит первый,второй, третий и четвертый ключи 14, первый, второй и третий резисторы5 - 7, первый и второй конденсаторы8 и 9, операционный усилитель 10,первую и вторую зарядно-разрядные цепи 2011 и 12, блок 13 управления и масштабный усилитель 14.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии на входе11 Синхронизация" устройства присутствует нулевой уровень напряжения, анн входе "Сброс" - напряжение уровня логической единицы. При этом навыходах блока 13 управления установлены напряжения нулевого уровняи второй ключ 2 находится в нейтральном положении, при котором его выходне скоммутирован ни с одним из еговходов. Первый ключ 1 замкнут, первый 35конденсатор Я разряжен и напряжениена выходе устройства равно нулю,В момент времени Снапряжениена входе "Сброс" изменяется с логической единицы на логический ноль. 40При этом ключ 1 размыкается,В момент времени С, на вход "Синхронизации" подается управляющий импульс (фиг.2 в), который поступаетна первый вход блока 13 управления, 45на первый управляющий вход ключа 2и управляющие входы ключей 3 и 4. Втечение времени действия управляющего импульса длительностью Т = С=ключ 2 в момент времени Спереключается иэ нейтрального положения в первое рабочее положение,при котором выход ключа 2 замыкается с его первым входом, а ключи 3и 4 замыкаются, подключая входы зарядно-разрядных цепей 11 и 12 и ихконденсаторы 9 к выходу операцИонного усилителя 10. Напряжение на конденсаторе 9 второй эарядно-разряд ной цепи 12 определяется величиной выходного напряжения операционного усилителя 10 и коэффициентом передачи М масштабного усилителя 14,При этом с момента времени С 1 входной сигнал Ч (фиг,2 а) поступает через резистор 5 и ключ 2 на инвертирующий вход операционного усилителя 10, выходное напряжение которого изменяется согласно выражениюФТЧ Ч аСН С11т (1)(С - С,) где Н 1 - величина сопротивленияпервого резистора;С, - величина емкости первогоконденсатора 8;Т - время, отсчитанное от момента времени С,.По окончании чправляющего импульса на входе "Синхронизация" в момент Сключ 2 переключается в нейтральное положение, а ключи 3 и 4 размыкаются. При этом напряжение на выходе операционного усилителя 1 О описывается выражением (1) и остается неизменным (фиг.2 д), как и напряжение на конденсаторах 9 зарядно-разрядных цепей 11 и 12, равное К = Ч,; 71 г М 111Через время Г д блок 13 управления формирует на выходе импульс напряжения логической единицы длительностью К Т = ,. - С(где К. масштабный коэффициент, который выбирается из условия быстродействия устройства), который поступает на второй управляющий вход ключа 2 и переключает его с момента времени Сиз нейтрального во второе рабочее положение (фиг.2 г).Конденсаторы 8 и 9, подключенные чЕрез соответствующие резисторы 6 и 7 к входу операционного усилителя 10, разряжаются по экспоненциальным законам, причем токи в их цепях (фиг.2 е) описываются выражениямигде Р , Б - величины сопротивленийрезисторов 6 иС С - величины емкостей конленсаторов 8 и Ч.Токи 7 , Т , Т , поступая на вход операционного усилителя 1 О, суммируются и напряжение на выходе операционного усилителя 10, равное напряжению на конденсаторе 8, изменяется 1 О с момента времени 1от 1, при С = - по закону1и,: ч, 1 (г, + т, + т,)н:С,15Э- ))")М 1-СзС аппроксимирующему гиперболическуюфункцию П =в в - где- мас 1 Сщтабный множитель,При этом параметры элементов выбирают таким образом, чтобы выражение30(2) описывало гиперболическую зависимость с минимальной погреиностью.Тогда величина напряжения И, на выходеустройства для определения среднихзначений сигналов в момент времениокончания импульса пропорциональ 15на среднему значению входного сигналаза время усреднения Т и отличаетсяот среднего значения Аункции 11тср-ЙС с погрешностью, опреде ляемой погреиностью аппроксимации,При необходимости выделить среднее значение сигнала за другое времяусреднения или провести новый циклусреднения входного сигнала в другом45интервале времени производится. сброснапряжения на конденсаторе 8, чтореализуется путем подачи на шинусброса (вход "Сброс" ) импульса напряжения уровня логической единицы вмомент времени 1(Фиг,2 б),которыйзамыкает ключ 1 на время своего действия, При этом напряжение на конденсаторе 8 и на выходе устройства длягопределения средних значений сигналов падает до нуля, т.е.вводятся начальные нулевые условия для определения среднего значения другого сигнала,Повышение точности измерения сред- них значений исследуемого сигнала в предлагаемом устройстве обусловлено отсутствием в нем интегратора времени и делителя, а следовательно, и отсутствием погреиности преобразования временного интервала в аналоговую величину и отсутствием погрешности деления аналоговых величин.формула изобретенияУстройство для определениясредних значений сигналов, содержащее операционный усилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, парраллельно которому подключен первый ключ, между входом устройства для определения средних значений сигналов и инвертирующим входомоперационного усилителя включены последовательно соединенные первьп резистор и второй ключ, а также последовательно соединеннъ 1 е второй резистор и третий ключ, четвертый ключ,блок управления, входы и выходы которого соединены с соответствующимивходами управления первого, третьегои четвертого ключей, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности, введены маситабньп 1усилитель и две зарядно-разрядныхцепи, входы которых подключены к вто-.рым выводам третьего и четвертогоключей, первый вывод четвертого ключа через масштабный усилитель подключен к первому выводу третьегоключа, выходу операционного усилителя и является выходом устройства дляопределения средних значений сигналов, причем к третьему нормально разомкнутому выводу второго ключа подключены первый вывод второго резистора и выходы первой и второй зарядно-разрядных цепей.2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что зарядноразрядные цепи выполнены в виде последовательно соединенных третьегорезистора и второго конденсатора,первые выводы которых являются входом зарядно-разрядной цепи, выходомкоторой является второй вывод третьего резистора, а второй вывод второго конденсатора соединен с общей шиной,венног 113035 ород, ул. Проектная,венно-полиграфическое предприя изв Заказ 7493/57ВНИИПИ Госуда г 6Фигг Тираж 879комитета по изобретен Москва, Ж, Раушска Подписноем и открытиям при ГКНТ СХРнаб., д, 45