Устройство для определения приращений напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРесгтублик(1) М. Кп.з С 06 С 7/18 с присоединевием заявки Нов Государственный комитет СССР по дедам нзобретеннй н открытнй(23) Приоритет Опубликовано 1 Ы 2,32. Бюллетень Йо 46 Дата опубликования описания 15. 12;"8253 УДК 681, 335(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯИзобретение относится к аналоговой технике.Известны устройства, в которых производная входного сигнала вырабатывается как приращение сигнала,определяемое с частотой тактирующего элемента 1) н (2.Одно из них содержит дифференциальный усилитель, входы которого через 10 запоминающие конденсаторы связаны с шиной нулевого потенциала и через поочередно замыкание ключи - с входом устройства. Управлянхдие входы ключей соединены с выходами задающегогенератора 1.Недостатком устройства является то, что перезаряд запоминающих конденсаторов происходит только через источник входного сигнала. Специальных цепей разряда конденсаторов не предусмотрено, поэтому при наличии существенного выходного сопротивления источника в работе .устройства . проявляется инерционность, что ухудшает точность дифференцирования.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее три запоминающих конденсатора, цепи заряда и разряда их с ключами и суммирующий усилитель. В данном устройстве обеспечены хорошие условия для перезарядаконденсаторов .2 ,Недостатком этого устройства является относительно медленный темпвзятияприращений: каждое следующееприращение берется за три такта работы. В нервом такте один иэ конденсаторов фиксирует первое мгновенноезначение входного напряжения, затемследующее мгновенное значение запоминается другим конденсаторогл, апотогл разность указанных значений,запомненная третьим конденсатором,поступает на вход усилителя. Такойрежим определяет при прочих равныхусловиях более низкую динамическуюточность в вычислении производной.Цель изобретения - повышение динамической точностиЭта цепль достигается тем, чтоустройство для определения приращений напряжения, содержащее три запоминакхггих конденсатора, операционный усилитель, выход которого явля-,ется выходом устройства, генераторпрямоугольных импульсов и ключи,приэтом вход устройства через первый,второй и третий ключи связан с первыми обкладками соответственно перво 982016го, второго и третьего запоминающихконденсаторов, вторые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственно через четвертый и пятый ключи соединены с шинойнулевого потенциала, а через шестойи седьмой ключи - с инвертирующимвходом операционного усилителя, содержит четвертый и пятый запоминающие конденсаторы, дифференцирующийэлемент, инвертор, а также восьмой, 1 Одевятый, десятый, одиннадцатый идвенадцатый ключи, при этом первыеобкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственночерез восьмой и девятый ключи соедииены с шиной нулевого потенциала,первая обкладка третьего запоминающего конденсатора через десятыйключ соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, перваяобкладка четвертого запоминающегоконденсатора через одиннадцатый ключсоединена с входом устройства, а через двенадцатый ключ - с инвертирующим входом операционного усилителя,вторые обкладки третьего и четвертого,запоминающих конденсаторов соединеныс шиной нулевого потенциала, пятыйзапоминающий конденсатор включен между инвертирующим входом и выходомоперационного усилителя, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом инвертора и с управляющими входами первого, пятого, шестого, девятого, десятого и одиннадцатого клю"чей, а выход инвертора соединен суправляющими входами остальных ключей.На чертеже представлена схема 40устройства,Устройство содержит генератор 1прямоугольных импульсов, инвертор 2,операционный усилитель 3, дифференцирующий элемент 4, состоящий изконденсатора 5 и резистора 6, запоминающий конденсатор 7, ключи 8-19,запоминающие конденсаторы 20-23, позицией 24 обозначен вход устройства,25 - выход.Устройство работавт следующим образом.Сигналы от генератора 1 через дифференцирующий элемент 4 и инвертор 2поступают на управляющие входы ключей8-19, управляя их работой включением,и выключением). Время, в течение которого ключи замкнуты, определяетсядлительностью управляющих импульсов.В начальный момент времени С эаьыкаются ключи 10, 14 15; 18 и 19, 60При этом конденсатор 21 заряжаетсяпрактически мгновенно до величинывходного, напряжения, однако это напряжение на вход операционного усилителя 3 не поступает, так как ключ 65 11 закрыт. В этот же момент времени через открытые ключи 14 и 15 практически мгновенно заряжается конденсатор 22 до напряжения входного сигнала, причем отрицательное напряжение приложено к инвертирующему входу операционного усилителя 2, и на выходе 25 существует инвертированное, т.е. положительное, напряжение, по величине равное значению входного сигнала в момент времени С,. Это напряжение существует до прихода следующего управляющего импульса,В момент 1 прихода второго тактового импульса (с выхода элемента 4) заьыкаются ключи 8, 11, 14; 15, 16 и 17. При этом конденсатор 21 практически мгновенно разряжается через замкнутый ключ 11 на инвертирующий вход операционного усилителя 3 причем конденсатор 21 заряжен таким образом, что на входе усилителя будет положительное напряжение. В этот же момент времени конденсатор 23 заряжается до величины напряжения входного сигнала, причем отрицательный потенциал приложен в этот момент к инвертирующему входу операционного усилителя 3. Таким образом, в момент времени 1 на инвертирующий вход операционного усилителя 3 подаются два разнополярных напряжения, в результате чего они вычитаются и на выходе устройства формируется приращение напряжения за период, определяешьй интервалом между соседними Фронтами импульсов, генератора 1, В следующий дискретный момент времени 1 з на управляющие входы ключей 9 10 12; 13, 18 и 19 вновь поступает импульс с выхода инвертора 2, конденсатор 21 вновь заряжается до величины входного сигнала и это напряжение запоминается до прихода следукйдего тактового импульса, А на инвертирующий вход операционного усилителя 3 поступают два разнополярных напряжения с запоминающих конденсаторов 20 и 23, причем напряжение, запомненное конденсатором 20, равно величине входного сигнала в момент времени й 2,поэтому на выходе устройства появится напряжение, равное их разности, т.е, выделится приращение напряжения за второй интервал времени. В следующий дискретный момент времени опять замыкаются ключи 8, 11;14; 15, 16 и 17, и процесс повторяется.Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в повышении динамической точности без усложнения схемного решения. Использование в схеме безрезистивныхэлементов позволяет значительно повысить стабильность устройСтва к изменению внешних факторов, а также позволяет изготовлять схема в одном интегральном исполнении и с одной технологией.Формула изобретенияУстройство для определения приращений напряжения, содержащее три запоминающих конденсатора, операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, генератор 1 О прямоугольных импульсов и ключи,при этом вход устройства через первый, второй и третий ключи связан с первыми обкладками соответственно первого, второго и третьего запоминающих кон денсаторов вторые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственно через четвертый и пятый ключи соединены с шиной нулевого потенциала, а через шестой и седьмой рО ключи - с инвертирующим входом операционного усилителя, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения динамической точности, устройство содержит четвертый и пятый запоминающие конденсаторы, дифференцирующий элемент, инвертор, а также восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый ключи, при этом первые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соответственно через восьмой и девятый ключи соединены с шиной нулевого потенциала,первая обкладка третьего запоминающегоконденсатора через девятый ключ соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, первая обкладкачетвертого запоминающего конденсатора через одиннадцатый ключ соединена с входом устройства, а черездвенадцатый ключ - с инвертирующимвходом операционного усилителя, вторыеобкладки третьего и четвертого запоминающих конденсаторов соедийены сшиной нулевого потенциала, пятый запоминающий конденсатор включен между инвертирующим входом и выходомоперационного усилителя, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом инвертора и с управляющими входами первого, пятого, шестого, девятого,десятого и одиннадцатого ключей, авыход инвертора соединен с управляющими входами остальных ключей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании 91310572,кл. С 06 С 7/52, опублик. 1973.2. Казаков В.Л. Вычислительные устройства машин непрерывного действия.982016 Составитель Г. Осиповарфенова Техред К.Мыцьо Корректор С. Шекма Редакто о аказ 9713/ пи СР огоий д. 4/ иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,Тираж 73 НИИПИ Государствен по делам изобрете 035, Москва, Ж, П комитета открытий ская наб.