Дифференциатор

Дифференциатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сова Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е() 769560

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявле-)о 08.08.78 (21) 2655112/18-24 (51) М.Кл. 6 06 G 7/IS с присоединением заявки (23) Пр иоритет—

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень ¹ 37 (53) УДК 681.335 (088.8) (45) Дата опубликования описания 21.11.80 (72) Авторы изобретения

В. А. Завадский, Ю. П. Заика и К. Г. Самофалов

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской

Социалистической Революции (71) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИАТОР

Изобретение относится к аналоговой вычисл)ительной техн)ике, а точнее к устройст ваM вычисления дифференциалов функций, представленных в )виде электр ичеаких аигн алов.

Известны дифферен циаторы, построенные на основе электронных усилителей и двухполюсных элементов (активных:и реактивных), отключенных во входную цепь усилителя,и .цепь обратной связи 11).

Недастат)ко)м таких устройств явл)яется невысокая точность выполнения операции дифференци)рования, связанная с временным дрейфом выходного напряжения усизиител.

Известен дифференциатор на основе усилителя электр)ичеакого напряжения, кото)рый содержит дифференцирующую емкость во,входной, цепи усилителя f2).

Эффект дифференцирования:в таком устройстве основан íà xopomo)известной зависимости тока, оротекающего через емкость, и,напряжения, падающего на .ней.

Однако,в .известном устройстве зна)чение дифференциала;входного напряжения завис)ит от пара)метро в электрической емкости (абсолютного з)начин)ия емкости,:временного и температурного дрейфа емкости, сопрот)ивления утечии емкости и др.), требуемые вели тины которых невозможно обеспечить, .используя софре)менную интегральную технологию.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройст)во, содержащее операционный усилитель и решающую цепь, выполненную в .виде сегнетопьезоэлектрической пластины,,на одну поверхность которой нанесены параллельно входной электрод, )выходные электроды и

10 электрод обратной связи, подключенный к выходу операционного усилителя, в од .которого соединен с выходными электродами if3).

Однако это уст)ройство обладает недостаточной точностью диффе)ренцирования.

Целью .изобретения является повышение точности дифференцирован ия.

Эта цель достигается тем, что дифференциатор, содержащий операционный уси20 литель и,решающую цепь, выполненную в виде сегнетопьезоэлектрической пластины,,на одну t)lo)BopxHocTb которой, нанесены параллельно первый входной электрод, два выходных электрода )и электрод обратной связи, подключенный к выходу опе)рацнонного усилителя, вход которого соединен с выходным)и электродами, содержит фо рмиро)ватель напряжения настройоои, а,на вторую поверхность сегнетопьезоэлектрической

30 пластины нанесены второй входной элект769560 род, расположенный симметрично первому входному электроду и соединенный с шиной ,нулевого потенциала, два электрода наст1ройки, нанесенные сим мет р ично выходным электродам и подключенные к соответствующиьм выхода,м фор мирователя .напряжения HHcTipoHки,:и второй электрод обратной с вязи, расположенный симметрично первому электроду обратной связи .и соеди,н енный с шиной нулевого потенциала. Сегнетопьезоэлектр и ческая пластина ia объеме, заключенном между электродами знастройки и выходными электродами,,поляризованы ii33 одном направлении.

Применение сегнетоэле ктр ической пластины с íàнесенны ми на ее поверхности электродами позволяет п реобразовать временное представление электрического сигнала ia пространственное и уменьшить за счет этого влияние неточности изготовления и,временных дрейфов диффе1ренцирующих элементо;в.

На чертеже показана схема дифференциатора.

Дифференциатор содержит пластину I из сегнетоэлектр ического:материала. На ее противоположные поверхности нанесены ,входные электроды 2. На одну,из поверхно:стей пластины 1 параллельно электроду 2 ,нанесены два выходных электрода 3, под.ключенных к опе1рационно му усилителю 4.

На другую поверхность .пластины 1 нанесе.ны параллельно электроду 2 электроды 5 настройки, расположенные противев электродов 3. Электроды 5 настройки подключены к фо|рмирователю б,напряжен|ия,настройк31 или и:шине нулевого потенциала.

Для дальнейшего повышения точности дифференцирования,на пластину 1 .нанесена naipa электродов 7 об ратной связи. Од ин из,них подключен и выходу усилителя 4, а другой —,к шине нулевого потенциала. Материал пластины 1 в- области перекрытия электродов 2, 7 поляр изован при .изготовлении устройства, а электродов 5, 3 — приложением к электроду 5,напряжения формиро вателя 5.

Дифференцирование входного элект1рического сигнала, предста влен ного последовательностью дискретных отсчетсв, происход ит следуIOIIIIHlvl образом. Входной электрический сигнал поступает .на электрод 2.

Вследствие обратного пьезоэффекта:каждый дискретный отсчет возбуждает в мате.риале пластины .механическую волну, распространяющуюся в объеме пластины. ПоследовательноcTb дискретных отсчетов on ределяет форм ирование в объеме пластины ,пакета,механ ичесиих:волн. Указа нный пакет,при движении.в пластине 1 проходит в областях, заключенных между электродами

3 и 5. Вследствие прямого пьезоэффекта ка ждый электрод 3 вместе с электродом 5 образует генератор тока, величина которого строго пропорциональна амплитуде механ ической волны, а следовательно, .и вход,ного отсчета. В момент,времени на выходных электродах наблюдаются сигналы, сдвинутые относительно 1;,на время, обусловленное конечной скоростью движения механической волны от одного выходного электрода 3 к другому. В этом случае .на

nBip8 элекгродов 3 существуют сигналы

1О 113(1) =К, . К2(савв (1), 23() К1 К2 1вх (т +Л1) ) где Ki, К, K2, К2 — соответственно,коэф15 ф ициенты электромеханического преобразования входного 2 и выходного 3 электро. до в;

20 (1„., (1в„— входное напряжение;

Л1 — время перемещения пакета змеханичвских волн от одного выход,ного электрода 3 к

25 другому.

Ка к известно, дифференциал равен

dy = j (õ) . dx.

В вычислительной технике вычисление

ЗО дифференциала, как правило, заменяют определением приращения входного .напряже,ния за фиксированный малый промежуток времени. Следовательно, для определения д:ифференц иала

sign К1 — — — sign К1, или sign К2 = — sign K2 ил и sign U — sign (1в .

В этом случае (1вых (123() UI 3(11 К) КК2 Ux (1i

" — Ы) — «i.К.(1.,(1 ) прн RI f = К, ) и fh31= К,, U,, = — К, К24UÄ.(f; -+ 4t) t. (2) 45

Ку пых(1)

1-;-K К;

60 где Кз — коэффициент электромеханичвского п реобразования элект65 .рода обратной связи;

Это соответствует определению дифференциала функции.

50 Удовлетворение равенства (1) обеспечивается поляризацией сегнетоэлектрического материала пластины в области пе1рек рытия электродо|в 3;и 5 во,взаимно противополож;ных направлениях, Дальнейшее повышение точности дифференцирован ия осуществляется подключе нием к выходу усилителя 4 электрода 7 обратной связи. B этом случае

769560 (/ (g), вм c(Ла

Формула изобретения

30

Составитель С. Белан

Редактор Л. Утехина Техред И. Заболотнова Корректор И. Осиновская

Заказ 1289/1295 Изд. ¹ 484 Тираж 772 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. д 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент>

U„,, (/) —,выходное, напряжение электродов 8;

Uy (/) — IBbl îäHîå напряжение ус11ллтеля 4;

К у — коэфициент усиления усилителя 4.

Пр H Ку:Ь 1

Использование предлагаемого устройст,ва для дифференцирования электрических сигналов обеспечивает повышение точности дифференцирования до 0,1% в диапазоне температур (— 50) — (+120) С. Кроме этого, предлагаемое усгройство может быть выполнено полностью с,использованием ингегральной технологии и обеспечить уменьшен не по цра внен ию с дифференциатором ,на осно1ве интегрального усилителя К140УТ1 массы в 10 — 15 раз, потребляемой мощности в 2 — 3 раза.

Дифференциатор, содержащий операционный усилитель и решающую цепь, выполненную в ваде сегнетопьезоэлектр1ической пластины, на одну поверхность кото рой нанесены параллельно первый входной электрод, два выходных электрода и элект род обратной связи, подключенный K выходу операционного усилителя, вход которого соединен с выходными электродами, о тл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности дифференцирования, дифференциатор содержит формирователь напряжеНсИЯ НаСтРОйКИ, а .На ВТОРУЮ ПО1ВЕРХНОСтЬ сегнетопьезоэлектрической пластины нанесе,ны второй входной электрод, IpaclloложенНЫй СИЯМЕтРИЧНО IlePBOÌÓ,ВХОеДНОМУ ЭЛЕКтроду и соединенный с жиной нулевого потенциала, два электрода íàcTpойми, нанеСЕННЫХ СИММЕтР1ИЧНО,ВЫХОсДНЫМ ЭЛЕКтРОДа М и подключенных к соогветствующим 1выходарм формирователя напряжения .настройки,,и второй электрод обратной связи, расположенный симмегрично,первому электроду обратной связи 1и соединенный с шиной,и левого потенциала, — .причем сегнетопьезоэлектрическая пластина в объеме, заклю20 ченном между электродами настройки и выходными электродами, поляризована в од.ном,напрàBлGHIHIH.

Исгочн1ики информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Коган Б. Я. Электронные моделир ующие усгройст ва, М., «Ф1изматпиз», 1963.

2. Смолов В. Б. Аналоговые, вычислительные:мажины, M., «Высшая школа», 1972, c. 160 — 200.

3. Авторское .свидетельство СССР по заявке № 2622637 24, кл. G 06 G 7/18, 1978 (п1ротогип) .