Способ долговременного интегрирования униполярного аналогового сигнала

,В.Калакуцкий вител 5) СПОСОБ ДОЛГОВРЕМЕННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ УНИПОЛЯРНОГО АНАЛОГОВОГО СИГНАЛАкам этог его слож К недоста дует отнести ленную необх операции зап тегрирования временных от нескомпенсир рования, выз тегрирующегооди мост ьюоминания в течени резков, аованной ошываемой друсилителя Наиболее близок кспособ долговременния униполярного ала, основанный нарировании входного си15нии результата интегрдом этапе с эталоннымпоминании числа этало. ния и определении текзота интегрирования какведения числа этапов ина постоянное значениинтегрирования на посл е 2 Изобретение относится к аналого" вой вычислительной технике и может быть использовано в моделирующих, интегрирующих и других устройствах для выполнения операции долговременного интегрирования входного сигнала, представляющего собой униполярную, т.е. либо положительную, либо отрицательную функцию.Известен способ долговременного интегрирования аналогового сигнала, основанный на разбиении всего времени интегрирования на последовательные отрезки (шаги), интегрировании входного сигнала на этих отрезках и изменении начальных условий интегрирования в момент окончания каждого из отрезков путем переключения обкладок конденсатора обратной связи интегрирующего усилителя, который для определения текущего результата интегрирования требует запоминания результатов интегрирования на каждок из отрезков 1 1. способа слеость, обусловвыполнения езультата инкаждого из также наличие ибки интегри" ейфом нуля инпредлагаемому о интегрироваогового сигнаапном интег- нала, сравнерования на кажсигналом, за- интегрироващего результасуммы произнтегрированияи результата еднем эта 8972730 го 25 ЗО 35 40 45 50 55 Недостатком этого способа является значительная погрешность интегрирования, обусловленная наличием нескомпенсированной ошибки интегри. рования, вызываемой температурнымвременным дрейфом нуля интегрирующего усилителя. Так, например, при интегрировании единичного униполярного входного сигнала 1(й) на интервале времени от О до Т абсолютная погрешность интегрирования равна Е Т, а относительная погрешность - Е где Г - приведенная ко входу интегрирующего усилителя величина сигнала дрейфа нуля).Цель изобретения - уменьшение гогрешности интегрирования, вызываемой наличием температурного и временного дрейфа нуля интегрирующего усилителя,Поставленная цель достигается тем, что в способе долговременного интегрирования униполярного аналогового сигнала, основанном на поэтапном интегрировании входного сигнала, сравнении результата интегрирования на каждом этапе с эталонным сигналом, запоминания числа этапов интегрирования и определения текущего результата интегрирования как суммы произведения числа этапов интегрирования на постоянное значение и результата интегрирования на последнем этапе, результат интегрирования на каждом этапе сравнивают с двумя равными по модулю эталонными сигналами противоположной полярности, в момент равенства результата интегрирования и одного из эталонных сигналов инвертируют входной сигнал и продолжают интегрирование полученного сигнала, а при определении текущего результата интегрирования используют модуль результата интегрирования на последнем этапе.На чертеже представлена блок-схе ма устройства, реализующего способ.Устройство состоит из блока 1 ин вертирования входного сигнала, причем этот блок содержит усилитель 2 с двумя фазоинверсными выходами и ключевые элементы 3 и 4, блока 5 управления, включающего компаратор 6 триггер 7, интегрирующего усилителя 8 с конденсатором 9 в цепи отрицательной обратной связи и блока 10 регистрации данных, включающего усилитель 11 с двумя фазоинверсными выходами, ключевые элементы 12 и 13, вольтметр 14 и счетчик 15. Входной униполярный аналоговый сигнал поступает на инвертирующий вход усилителя 2, Равные по модулю и противоположные по знаку сигналы с выходов этого усилителя поступают на входы ключевых элементов 3 и ч, управляющие входы которых подключены к различным выходам триггера 7. Пусть на первом этапе интегрирования открыт ключевой элемент 3, сигнал с выхода которого поступает на вход интегрирующего усилителя 8 и вызывает возрастание амплитуды его выходного сигнала. В момент равенства выходного сигнала интегрирующего усилителя 8 и одного из двух равных по модулю эталонных сигналов противоположной полярности срабатывает ком-. паратор 6, подключенный своим выходом к счетному входу триггера 7, Сигнал с выхода компаратора 6 вызывает перекпючение триггера 7 в противоположное состояние, что, в свою очередь, приводит к запиранию ключевого элемента 3 и открытию ключево-, го элемента 4. Следствием. этого является изменение полярности входного сигнала интегрирующего усилителя 8, т.е. инвертирование входного сигнала.С этого момента начинается процесс перезаряда конденсатора 9 в цепи отрицательной обратной связи интегрирующего усилителя 8, в результате чего вь 1 ходной сигнал этого усилителя сначала уменьшается до нуля, сохраняя при этом ту же полярность, что и на предыдущем этапе, а затем, после изменения полярности, возрастает.по амплитуде. В момент равенства амплитуд второго эталонного сигнала и сигнала на выходе интегрирующего усилителя 8 происходит срабатывание компаратора 6 и переключение триггера 7, что вызывает повторение процесса перезаряда конденсатора 9 в цепи отрицательной обратной связи интегрирующего усилителя 8. Количество срабатываний компаратора 6 подсчитывается подключенным к его выходу счетчиком 15, в котором запоминается число этапов интег. рирования.Выходной сигнал интегрирующего усилителя 8, т.е. результат интегрирования на последнем этапе, измеряет вольтметр 14, причем сигнал на входе этого вольтметра в течение одного цикла интегрирования имеет одну и ту же полярность, чтообеспечивается подсоединенным квыходу интегрирующего усилителя 8усилителем 11 с двумя фазоинверснымивыходами и управляемыми триггером7 ключевыми элементами 12 и 13.Для получения текущего результата интегрирования необходимо просуммировать величину, пропорциональную измеренному вольтметром 14 значению выходного сигнала интегрирующего усилителя 8, т.е. результатинтегрирования на последнем этапе,и произведение запомненного в счетчике 15 числа этапов интегрированияна постоянную-величину, пропорциональную амплитуде эталонных сигналов.Инвертирование входного сигналаинтегрирующего усилителя может бытьосуществлено и другим образом. Так,например, при использовании в качестве источника входного униполярного аналогового сигнала резистивного датчика инвертирование входногосигнала интегрирующего усилителя,т.е. выходного сигнала датчика, может быть осуществлено путем измене)ния полярности напряжения питаниядатчика.Анализ погрешности интегрированияединичного униполярного входного сиг-.нала 1(В) на интервале времени отО до Т при использовании предлагаемого способа долговременного интегрирования униполярного аналоговогосигнала показывает, что по истечении заданного интервала времени текущий результат интегрирования определяется выражениемИА-ь ) Г и.ы+цй 1Ь=2 ки-1 1 и юфе 1 а),- момент окончания и-го этапаинтегрирования;1 с=1,2,3а абсолютная погрешность интегрирования А - выражениемЬ: Т Е-Т Е+Т Е-+ТЕ-Т Е,где Т - длительность и-го этапа инНтегрирования, определяемаякак СНиПреобразование последнего выражения с учетом того что сумма длитель.,ностей всех этапов интегрированияравна заданному интервалу времени Т,у показывает, что в этом случае абсолютная погрешность интегрированияравна Е Т, а относительная погреш 2ность - ЕПоскольку. приведенная ко входуЮ интегрирующего усилителя величинасигнала дрейфа нуля Е значительноменьше единицы, то сравнение выраже"ний, определяющих величины абсолютной и относительной погрешностей15 при использовании предлагаемого способа и уже известного показывает,что предлагаемый способ долговременного интегрирования униполярногоаналогового сигнала обеспечивает су 20 щественное уменьшение погрешностиинтегрирования, вызываемой наличиемтемпературного и временного дрейфануля интегрирующего усилителя,Формула изобретенияд Способ долговременного интегрирования униполярного аналогового сигнала, основанный на поэтапном интег"рировании входного сигнала, сравнении результата интегрирования на каждом этапе с эталонным сигналом, запоминании числа этапов интегрирования и определении текущего результата интегрирования как суммы произведения числа этапов интегрированияна постоянное значение и результатаинтегрирования на последнем этапе,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью уменьшения погрешности, результат интегрирования на каждомэтапе сравнивают с двумя равными помодулю эталонными сигналами противоположной полярности, в моментравенства результата йнтегрированияи одного из эталонных сигналов инвертируют входной сигнал и продол"ФЗ жают интегрирование полученного сигнала, а при определении текущегорезультата интегрирования используют модуль результата интегрированияна последнем этапе.30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. З.Р.ИсК 1 ппеу апд СЬ.Р.Н.На 11-,1 аМ. ТЬе Рег 1 од 1 са 11 у Речегзеи 1 йсЬед Сарас 1 йог. ЕЕЕ Тгапзасй 1 опз опу С 1 гсо 1 й ТЬеогу, 1968, 15 Ю 3, с.288290,2. Смолов В.Б.Аналоговые вычислительные машины. И., "Высшая школа",1972, с,177-182.894727 Составитель Н.Васильевдактор Л. Пчелинская Техред Д. Бабинец Коррект те сное енног тений 4 Л 35, Р фил ППП "Патент", г,ужгород, ул,Проектная, 4 аказ 11491/79 Тираж ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Покомитета СССРи открытийаушская наб., д