Вычислительное устройство

(595 ТЕНИ нский, В.И.КаСССР 988, Ф. Основныеа постоянного ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4932335/24 (22) 30.04.91 (46) 15.08.93. Бюл. М 30 (71) Днепропетровский горный институт им Артема (72) В.Л.Соседка, Д.И.Пружа рамушко и В,Б;Верник (56) Авторское свидетельство М 1367022, кл. О 06 6 7/18, 1Фрер ФОрттенбургер звенья регулируемого привод тока. М.: Энергия, 1977, с.173.У(57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых системах регулирования. Цель изобретения - повышение точности и расширения частотного диапазона. Сущность изобретения: устройство содержит интегросумматор 1, нуль-орган 2, фазочувствительные выпрямители 3, 4, 5, 14, выпрямительные элементы 11, 13, триггер 12. сумматор 15, 2 ил.Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, может быть использовано в аналоговых системах регули- рования.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение точности и расширение частотного диапазона дифференцирования,На фиг.1 представлена схема вычислительного устройства; на фиг.2 - диаграмма его работы.Вычислительное устройство (фиг.1) состоит из интегросумматора 1, на вход которого подается сигнал Хвх., а выход которого соединен с нуль-органом 2, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фазочувствительнцх выпрямителей 3, 4, и ко входу триггера 12, Выход второго фазочувствительного выпрямителя 4 является первым выходом устройства (выход А), а вторые входы (вход У и вход Е) являются информационными входами соответственно первого и второго фазочувствительных выпрямителей 3,4, а выход первого фазочувствительного выпрямителя 3 соединен с суммирующим входом интегратора 1 и со вторым входом нуль-органа 2. На информационные входы фазочувствительных выпрямителей 3, 4 подаются сигналы У и Е (в простом случае это может быть постоянное опорное напряжение), а на выходе второго фазочувствительного выпрямителя 4 появляется сигнал, пропорциональный функциональному преобразованию над входными сигналам Хвх., У, Е.Фазочувствительные выпрямители могут быть реализованы на резисторах 6, 7, 8. ключа 9 и операционном усилителе 10. Причем, вход информационного сигнала. через резисторы 6, 7 соединен с инверсным и не- инверсным входами операционного усилителя 10, в обратной связи которого включен резистор 8, Выход нуль-органа 2 соединен с управляющим входом ключа 9, фазочувствительных выпрямителей 3 и 4, соединяющий неинверсный вход операционного усилителя 10 с общей точкой устройства.Выход второго фазочувствительного выпрямителя 4 через первый вцпрямительный элемент 11 соединен с информационным входом третьего фазочувствтиельного выпрямителя 5, в выход нуль-органа 2 через счетный триггер 12 соединен с управляющим входом третьего фазочувствительного выпрямителя 5.В вычислительное устройство введены второй выпрямительный элемент 13, четвертый фазочувствительный выпрямитель 14 и сумматор 15. причем, выход второго фазочувствительного выпрямителя 4 черезгде К - коэффициент пропорциональности,Так как амплитуда прямоугольных импульсов изменяется пропорционально сигналу 2, то сигнал на выходе фазочувствительного выпрямителя и определяется соотношением: А =К( - )ЕХ У 50 Выход фазочувствительного выпрямителя 4 соединен через выпрямительные элементы 11, 13 соответственно с информационными входами третьего и четвертого фазочувствительных выпрямителей 5, 14. Благодаря выпрямительному элементу 11 на вход третьего фазочувствительного выпрямителя 5 подаются импульсы положительной полярности (фиг,2 в); 55 выпрямительный элемент 13 соединен с информационным входом четвертого фазочувствительного выпрямителя 14, а выход триггера соединен с управляющим входом 5 четвертого фазочувствительного выпрямителя 14, выход которого соединен с первым входом сумматора 15, второй вход которого соединен с выходом третьего фазочувствительного выпрямителя 5, а выход сумматора 15 образует второй выход устройства.Устройство работает следующим образом. Входной сигнал Хвх подается на первый вход интегратора 1, на второй вход которого подается напряжение с выхода "5 первого фаэочувствительного выпрямителя3, пропорциональное напряжению У, полярность которого определяется состоянием ключа 9, Таким образом, на вход интегратора подается сигнал (Хвх+ У), под 20 действием которого на выходе интегратора1 появляется растущее напряжение, которое сравнивается с напряжением У на входе .нуль-органа 2, При равенстве напряжений на выходе интегратора 1 и первого фазочув ствительного выпрямителя 3, нуль-орган 2переходит в противоположное состояние, что изменяет полярность сигнала У. Так как величинаУХех, то напряжение на выходе интегратора.1 начинает уменьшать ся и этот процесс идет до тех пор, пока несрабатывает нуль-орган 2. Следовательно, на выходе нуль-органа 2 появляются прямоугольные импульсы (фиг.26), длительность х которых пропорциональна входному сигна лу Хвх и обратно пропорциональна величинеУ, т.е. временные параметры прямоугольного импульса х связаны с сигналами Х и У следующим соотношением:5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 а благодаря выпрямительному.элементу 13 на вход четвертого фазочувствительного выпрямителя 14 подаются импульсы отрицательной полярности (фиг.2 г). В то же время на информационные входы третьего и четвертого фэзочувствительных выпрямителей 514 поступает сигнал с выхода счетного триггера 12. Так как вход счетного триггера 12 соединен с выходом нуль-органа 2, то на выходе триггера 12 получаем последовательность импульсов, частота которых в два раза меньше частоты на выходе нуль-органа 2 (фиг.2 д). Фазочувствительные выпрямители 5, 14 в зависимости от состояния ключа 9 могут либо повторять входной сигнал, либо его инвертировать. При единичном уровне триггера 12 ключ 9 закрыт и усилитель 10 инвертирует входной сигнал, а при нулевом уровне ключ 9 разорван и усилитель 10 повторяет входной сигнал. Тогда диаграмма импульсов на выходе третьего фазочувствительного выпрямителя 5 имеет вид(фиг,2 е), а на выходе четвертого фазочувствительного выпрямителя 14 имеет вид (фиг,2 и), Причем, по фиг.2 е нечетные импульсы имеют отрицательную полярность, э четные - положительную, а по фиг.2 и нечетные импульсы имеют положительную полярность, а четные - отрицательную. Так как сигнал хбх растет (фиг.2 а), то длител ьность каждого последующего импульса нэ выходе фазочувствительного выпрямителя 5 будет больше предыдущего (фиг.2 е), а длительность каждого последующего импульса на выходе фазочувствительного выпрямителя 14 будет меньше предыдущего. Таким образом, если просуммировать последовательность импульсов на выходе фазочувствительного выпрямителя 5, то получим положительное напряжение, пропорциональное росту вход-. ного сигнала. Положительное напряжение, пропорциональное росту входного сигнала, появится и .на выходе фазочувствительного выпрямителя 14. Выходные сигналы суммируясь в сумматоре 15, определяют скорость изменения входного сигнала Хвх. Так как выходное напряжение сумматора 15 определяется при положительных и отрицательных импульсах нуль-органа 2, то это увеличивает точность определения производной за счет увеличения количества операций суммирования на заданном интервале времени и за счет уменьшения времени запаздывания.Кроме того, напряжение, пропорциональное производной, часто должно определяться в виде постоянного уровня, для чего выходные сигналы фазочувствительных выпрямителей следует пропускать через фильтры, которые уменьшают эффект дифференцирования. В предлагаемом устройстве постоянные времени фильтров могут быть уменьшены, так как импульсы следуют с удвоенной частотой.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность дифференцирования и расширить диапазон частот, при котором выполняется дифференцирование,Описание работы устройства показывает, что оно достаточно простое и обладает широкими возможностями. Применение таких устройств в следящих системах сокращает номенклатуру функциональных преобразователей и позволяет в системах регулирования за счет введения сигналов, пропорциональных производным, получитьболее высокие качественные показатели(большое быстродействие, меньшую величину перерегулирования). Формула изобретения Вычислительное устройство, содержащее последовательно соединенные интегросумматор и нуль-орган, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, первый вход интегросумматора соединен с первым входом устройства, выход второго фазочувствительного выпрямителя является первым выходом устройства, второй и третий входы устройства подключены к информационным входам соответственно первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выход первого из которых соединен с вторым входом интегросумматора и с входом нуль-органа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в негО введены два выпрямительных элемента, два фазочувствительных выпрямителя, триггер и сумматор, выход второго фазочувствительного выпрямителя через первый и второй выпрямительные элементы соединен с информационными входами соответственно третьего и четвертого фазочувствительных выпрямителей, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, а выход нуль-органа через триггер подключен к управляющим входам третьего и четвертого фазочувствительных выпрямителей.1833898 г орректор Т. Вашкович едакт изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 каз 2688 ВНИИП Составитель В.СосеТехред М.Моргентал Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5