RU1791826C - Differentiating device - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического управлени  дл  получени  сигнала о производной регулируемой координаты. Цель изобретени  - расширение динамического диапазона измерени  производной периодического входного сигнала, не имеющего разрывов 1-го рода, - достигаетс  тем. что в дифференцирующее устройство, содержащее две аналоговых запоминающих .  чейки, дифференцирующий блок и генератор тактовых импульсов, введены треть  аналогова  запомингюща   чейка, второй и третий дифференцирующие блоки, диод, два блока дл  выделени  модул , триггер, коммутатор и управл емый дискретный делитель частоты. Устройство формирует на выходе второй аналоговой запоминающей  чейки сигнал, пропорциональный первой производной входного сигнала, а на выходе коммутатора - сигнал, указывающий на автоматически выбранный диапазон измерени . 1 ил. (ЛThe invention relates to the field of automation and computer engineering and can be used in automatic control systems to obtain a signal about a derivative of an adjustable coordinate. The purpose of the invention, the expansion of the dynamic range of measurement of the derivative of a periodic input signal without gaps of the first kind, is achieved by that. that in a differentiating device containing two analog storage. cells, a differentiating unit and a clock, a third analogue memorizing cell, a second and third differentiating blocks, a diode, two blocks for isolating the module, a trigger, a switch, and a controlled discrete frequency divider are introduced. The device generates a signal proportional to the first derivative of the input signal at the output of the second analogue storage cell, and a signal indicating the automatically selected measurement range at the output of the switch. 1 ill. (L

Description

Изобретение относитс  к средствам автоматики и вычислительной техники и может найти применение в системах автоматического управлени  дл  получени  сигнала о производных регулируемой координаты .The invention relates to automation and computer technology and may find application in automatic control systems for receiving a signal about derivatives of an adjustable coordinate.

Известно дифференцирующее устройство , осуществл ющее вычисление разности проинтегрированных на двух соседних интервалах времени значений входного сигнала , т.е. выполн ющее операцию дифференцировани  со сглаживанием.A differentiating device is known for calculating the difference of the values of the input signal integrated over two adjacent time intervals, i.e. performing a differentiation operation with smoothing.

Однако такое дифференцирующее устройство не может обеспечить получение производной входного сигнала в широкомHowever, such a differentiating device cannot provide the derivative of the input signal in a wide

динамическом диапазоне изменени  ее значений .dynamic range of variation of its values.

Известно также дифференцирующее устройство , работающее на принципе вычислени  первой конечной разности и содержащее последовательно соединенные первую аналоговую запоминающую  чейку, информационный вход которой  вл етс  входом устройства, дифференцирующий блок и вторую аналоговую запоминающую  чейку, а также генератор тактовой частоты.A differentiating device is also known, operating on the principle of calculating the first finite difference and comprising in series connected a first analog memory cell, the information input of which is a device input, a differentiating unit and a second analog memory cell, as well as a clock generator.

Данное решение задачи  вл етс  наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению.This solution to the problem is the closest in technical essence and the achieved result to the described invention.

чh

|sO 00| sO 00

ю оu o

Недостаток известного устройства заключаетс  в том, что оно не обеспечивает получение производной входного сигнала в широком динамическом диапазоне изменени  ее значений.A disadvantage of the known device is that it does not provide a derivative of the input signal in a wide dynamic range of its values.

Целью изобретени   вл етс  расширение динамического диапазона измерени  производной периодического входного сигнала , не имеющего разрыв 1-го рода.An object of the invention is to expand the dynamic range of a derivative of a periodic input signal without a first-order gap.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в дифференцирующее устройство, содержащее последовательно соединенные первую аналоговую запоминающую  чейку, информационный вход которой  вл етс  входом устройства, дифференцирующий блок и вторую аналоговую запоминающую  чейку, а также генератор тактовой частоты, введены второй и третий дифференцирующие блоки, треть  аналогова  запоминающа   чейка, диод, два блока дл  выделени  модул , триггер коммутатор и управл емый дискретный делитель частоты, при этом выход первого дифференцирующего блока подсоединен к информационному входу третьей аналоговой запоминающей  чейки, выход второй аналоговый запоминающий  чейки,  вл ющийс  первым выходом устройства, св зан со входом первого блока дл  выделени  модул , выход которого через второй дифференцирующий блок подключен ко входу триггера, соединенного своим выходом со входом третьего дифференцирующего блока, выход которого через диод, включенный в обратном направлении, подсоединен к управл ющему входу третьей аналоговой запоминающей  чейки, выход которой через второй блок дл  выделени  модул  св зан со входом коммутатора, выход коммутатора,  вл ющийс  вторым выходом устройства, подключен к управл ющему входу дискретного делител  частоты , сигнальный вход которого соединен с выходом генератора тактовой частоты, а выход - с управл ющими входами первой и второй аналоговых запоминающих  чеек .This goal is achieved by the fact that in the differentiating device containing the first connected analogue memory cell in series, the information input of which is the device input, the differentiating unit and the second analogue memory cell, as well as the clock generator, the second and third differentiating blocks are introduced, the third is the analogue memory a cell, a diode, two blocks for module isolation, a trigger switch and a controlled discrete frequency divider, while the output of the first differentiating block connected to the information input of the third analog storage cell, the output of the second analog storage cell, which is the first output of the device, is connected to the input of the first block to isolate the module, the output of which is connected through the second differentiating block to the input of the trigger connected to the input of the third differentiating block, the output of which through a diode, turned on in the opposite direction, is connected to the control input of the third analog storage cell, the output of which is through the second block for the allocation module is connected to the input of the switch, the output of the switch, which is the second output of the device, is connected to the control input of a discrete frequency divider, the signal input of which is connected to the output of the clock generator, and the output to the control inputs of the first and second analog memory cells.

На чертеже представлена структурна  схема дифференцирующего устройства, выполненна  согласно данному изобретению .The drawing shows a structural diagram of a differentiating device made according to this invention.

Устройство содержит первую, вторую и третью аналоговые запоминающие  чейки 1, 2 и 3, первый, второй и третий дифференцирующие блоки 4, 5 и 6, состо щие, соответственно , из конденсаторов 7, 8 и 9 и резисторов 10, 11 и 12, первый и второй блоки 13 и 14 дл  выделени  модул , триггер 15, диод 16, коммутатор 17. дискретный делитель 18 частоты и генератор 19 тактовой частоты.The device contains the first, second and third analog memory cells 1, 2 and 3, the first, second and third differentiating blocks 4, 5 and 6, consisting respectively of capacitors 7, 8 and 9 and resistors 10, 11 and 12, the first and second blocks 13 and 14 for isolating the module, trigger 15, diode 16, switch 17. discrete frequency divider 18 and clock generator 19.

Дифференцирующее устройство работает следующим образом.Differentiating device operates as follows.

Входной сигнал, поступающий на информационный вход аналоговой запоминающей  чейки 1, квантуетс  с частотой генератора 19 тактовой частоты. С выхода дифференцирующего блока 4, состо щего из конденсатора 7 и резистора 10, импульсы , пропорциональные текущему значе0 нию первой конечной разности входного сигнала, поступают на вход аналоговой запоминающей  чейки 2, где происходит выделение первой производной входного сигнала.The input signal to the information input of the analog memory cell 1 is quantized with the frequency of the clock generator 19. From the output of the differentiating unit 4, consisting of a capacitor 7 and a resistor 10, pulses proportional to the current value of the first final difference of the input signal are fed to the input of the analog storage cell 2, where the first derivative of the input signal is extracted.

5 Дл  расширени  динамического диапазона дифференцирующего устройства определ етс  экстремум текущего значени  первой производной входного сигнала, дл  чего с помощью блока 13 дл  выделени 5 To expand the dynamic range of the differentiating device, the extremum of the current value of the first derivative of the input signal is determined, for which, using block 13 to extract

0 модул  формируетс  сигнал, пропорциональный модулю текущего значени  первой производной, хран щегос  в аналоговой запоминающей  чейке 2. Этот сигнал через дифференцирующий блок 5, состо щий из0 module, a signal is generated proportional to the module of the current value of the first derivative stored in the analog memory cell 2. This signal through the differentiating unit 5, consisting of

5 конденсатора 8 и резистора 11, поступает на вход триггера 15, который измен ет свое состо ние при смене пол рности импульсов на выходе дифференцирующего блока 5. Сигнал, соответствующий отрицательному5 of the capacitor 8 and the resistor 11, is fed to the input of the trigger 15, which changes its state when the polarity of the pulses changes at the output of the differentiating block 5. The signal corresponding to the negative

0 перепаду напр жени  на выходе триггера 15 и формируемый с помощью дифференцирующего блока 6, состо щего из конденсатора 9 и резистора 12, и диода 16, поступает на управл ющий вход аналоговой запоми5 нающей  чейки 3 и разрешает запоминание амплитуды импульса, сформированного дифференцирующим блоком 4 и соответствующего максимальной конечной разности входного сигнала в этой  чейке. С выхода0, the voltage drop at the output of the trigger 15 and generated using a differentiating unit 6, consisting of a capacitor 9 and a resistor 12, and a diode 16, is fed to the control input of the analog memory cell 3 and allows the amplitude of the pulse generated by the differentiating unit 4 and is stored corresponding to the maximum final difference of the input signal in this cell. From exit

0 аналоговой запоминающей  чейки 3 через блок 14 дл  выделени  модул  сигнал, соответствующий модулю запомненной амплитуды импульса, поступает на вход коммутатора 17, управл ющего работой ди5 скретного делител  18 частоты. Если модуль этого сигнала больше нижнего порога С2 коммутатора и меньше верхнего порога Ci коммутатора, то частота импульсов, поступающих с выхода дискретного делител  180 of the analog memory cell 3 through the block 14 for isolating the module, the signal corresponding to the module of the stored pulse amplitude is fed to the input of the switch 17, which controls the operation of the discrete frequency divider 18. If the modulus of this signal is greater than the lower threshold C2 of the switch and less than the upper threshold Ci of the switch, then the frequency of the pulses from the output of the discrete divider 18

0 частоты на управл ющие входы аналоговых запоминающих  чеек 1 и 2, равна частоте импульсов на выходе генератора 19 тактовой частоты, подключенного к сигнальному входу дискретного делител  18 частоты. Ес5 ли же модуль сигнала с выхода блока 14 дл  выделени  модул  больше порога Ci коммутатора или меньше порога С2. то на управл ющие входы аналоговых запоминающих  чеек 1 и 2 с выхода дискретного делител  18 частоты поступают импульсы, имеющие,0 frequency to the control inputs of the analog memory cells 1 and 2, is equal to the pulse frequency at the output of the clock generator 19 connected to the signal input of the discrete frequency divider 18. If there is a signal module from the output of block 14 to allocate the module is greater than the threshold Ci of the switch or less than the threshold C2. then to the control inputs of the analog memory cells 1 and 2 from the output of the discrete frequency divider 18 receives pulses having

соответственно, большую или меньшую частоту , что приводит к изменению частоты квантовани  входного сигнала и, следовательно , к изменению текущего значени  первой конечной разности этого сигнала.accordingly, a higher or lower frequency, which leads to a change in the quantization frequency of the input signal and, therefore, to a change in the current value of the first final difference of this signal.

Таким образом, на выходе аналоговой запоминающей  чейки 2,  вл ющемс  первым выходом устройства, формируетс  сигнал, пропорциональный первой производной входного сигнала, а на выходе коммутатора 17,  вл ющемс  вторым выходом устройства, - сигнал, указывающий на автоматически выбранный диапазон измерени  первой производной, т.е. сигнал, указывающий на коэффициент пропорциональности, св зывающий величину сигнала на выходе аналоговой запоминающей  чейки 2 и истинное текущее значение первой производной входного сигнала.Thus, at the output of the analog storage cell 2, which is the first output of the device, a signal proportional to the first derivative of the input signal is generated, and at the output of the switch 17, which is the second output of the device, a signal indicating the automatically selected measuring range of the first derivative, t .e. a signal indicative of a proportionality coefficient relating the magnitude of the signal at the output of the analog memory cell 2 and the true current value of the first derivative of the input signal.

Автоматический выбор диапазона измерени  производной входного сигнала позвол ет расширить динамический диапазон измерени  производной входного сигнала, причем с увеличением числа порогов коммутатора по вл етс  возможность значительного расширени  динамического диапазона дифференцирующего устройства.Automatic selection of the measuring range of the derivative of the input signal allows the dynamic range of the measurement of the derivative of the input signal to be expanded, and with an increase in the number of thresholds of the switch, the dynamic range of the differentiating device can be significantly expanded.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Дифференцирующее устройство, содержащее последовательно соединенные первую аналоговую запоминающую  чейку, информационный вход которой  рл етс  входом устройства, дифференцирующий блок и вторую аналоговую запоминающуюA differentiating device comprising in series connected a first analog memory cell, the information input of which is controlled by the device input, a differentiating unit and a second analog memory  чейку, а также генератор тактовой частоты, отличающеес  тем, что. с целью расширени  динамического диапазона измерени  производной периодического 5 входного сигнала, не имеющего разрывов 1-го рода, в него введены второй и третий дифференцирующие блоки, треть  аналогова  запоминающа   чейка, диод, два блока дл  выделени  модул , триггер, ком0 мутатор и управл емый дискретный делитель частоты, при этом выход первого дифференцирующего блока подсоединен к информационному входу третьей аналоговой запоминающей  чейки, выход второйcell, as well as a clock generator, characterized in that. in order to expand the dynamic measurement range of the derivative of a periodic 5 input signal that does not have gaps of the first kind, the second and third differentiating blocks, a third analog storage cell, a diode, two blocks for isolating a module, a trigger, a switch, and a controlled discrete a frequency divider, while the output of the first differentiating unit is connected to the information input of the third analog memory cell, the output of the second 5 аналоговой запоминающей  чейки,  вл ющийс  первым выходом устройства, св зан с входом первого блока дл  выделени  модул , выход которого через второй дифференцирующий блок подключен к входу5 of an analog storage cell, which is the first output of the device, connected to the input of the first block to isolate the module, the output of which is connected to the input through the second differentiating block 0 триггера, соединенного своим выходом с входом третьего дифференцирующего блока , выход которого через диод, включенный в обратном направлении, подсоединен к управл ющему входу третьей аналоговой за5 поминающей  чейки, выход которой через второй блок дл  выделени  модул  св зан с входом коммутатора, выход коммутатора,  вл ющийс  вторым выходом устройства, подключен к управл ющему входу дискрет0 ного делител  частоты, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора тактовой частоты, а выход - с управл ющими входами первой и второй аналоговых запоминающих  чеек.0 trigger, connected by its output to the input of the third differentiating block, the output of which through a diode, turned on in the opposite direction, is connected to the control input of the third analog memory cell, the output of which is connected to the input of the switch through the second block to isolate the module, the output of the switch, which is the second output of the device, is connected to the control input of a discrete frequency divider, the signal input of which is connected to the output of the clock generator, and the output is connected to the control inputs of the first and second swarm of analog memory cells. ЦВых Tsvykh