(54) НЕЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕГРАТОР
Изобретение относитс к автрмати ке и вычислительной технике и может быть использовано в качестве коррек тирующего устройства, например, . дл повышени пор дка астатизма и улучшени качества переходных процессов систем автоматического управ лени , работающих в услови х помех. Известен интегрирующий преобразователь посто нного, напр жени , со держащий линейный интегратор, два к.гаоча, формирователь импульсов, масштабный резистор и блок посто нного запаздывани , который введен в устройство с целью повышени коэф фициента подавлени првобраз вател при -изменении.частоты помехи ij. Однако данное устройство предназначено дл интегрировани только посто нного напр жени и не. интегрирует сигналы переменного йапр жени . Кроме того, нёдостат6.чным коэффициентом подавлени помех устрой ство обладает лишь в ограниченном диапазоне изменени частоты помехи/ а выходной сигнал устройства имеет Отрицательный фазовый сдвиг по отношению к входному сигналу. Известно также нелинейное интег. рирующее устройство, содержащее два линейных интегратора, образующих две цепи интегрировани , перва из которых служит дл интегрировани положительных сигналов, втора дл отрицательных, усилительный элемент и суммирующий усилитель 2. Существенными недостатками указанного устройства вл ютс отсутствие помехозащищенности и отрицательный фазовый сдвиг между синусоидальным входным сигналом и первой гармоникой выходного сигнала.. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс нелинейный интегратор, который содержит линейный интегратор, переключающее устройство и устройство дл сравнени знаков Ез. .Существенным недостатком данного интегратора вл етс отсутствие помехозащищенности, так как наличие помехи во входном гармоническом сигнале приводит к ложным срабатывани м устройства дл сравнени знаков, что вызывает ложные срабатывани переключающего устройства, частота которых определ етс частотой помехи . Кроме того, фазовый сдвиг между входным сигналом и первой гармонико выходного сигнала нелинейного интег ратора равен что не позвол ет использовать устройство в тех систе мах автома.тического управлени , где необходим положительный фазовый сдвиг, Цель изобретени - повышение пом хозащищенности и точности регулировани . , Указанна цель достигаетс тем, что в нелинейный интегратор, содержащий линейный интегратор, вход которого вл етс входом нелинейного интегратора, и блок переключени , выход которого вл етс выходом нелинейного интегратора, введены формирователь импульсов, два элемента И, два разделительных диода., четыре токозадающих резистора, два зар дно-разр дных. конденсатора, два элемента НЕ, SR-триггер, генера тор высокочастотных периодических колебаний, суммирующий элемент и блок выделени модул вход которог подключен к выходу линейного интегратора , а выход соединен с сигнальным входом блока переключени , управл ющий вход которого св зан с выходом SR-триггера, входы суммирую щего элемента соединены соответственно со входом нелинейного интегра тора и выходом генератора высокочас тотных периодических колебаний, выход суммирующего элемента подключен ко входу формировател импульсов, пр мой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами соответ ственно первого и второго элементов И, выход каждого из которых через последовательно соединенные раздели тельный диод и два токозадающих резистора подключен к соответствующем элементу НЕ, выход первого элемента НЕ соединен со вторым входом второго элемента И и S-входом SR-тригге ра, а выход второго элемента НЕ подключен ко второму входу первого элемента И и R-входу SP.-триггера, общий вывод калсдой пары токозадающих резисторов через соответствующи зар дно-разр дный конденсатор соеди нен с шиной нулевого потенциала. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого интегратора; на фиг, 2 временные диаграммы при гармоническом входном сигнале; на фиг. 3 то же, при наличии высокочастотной помехи на гармоническом входном сигнале временные диаграммы при ра боте генератора высокочастотных периодических колебаний дл гармонического входного сигнала аналогичны временным диаграммам на фиг.З). Нелинейный интегратор содержит линейный интегратор 1, блок 2 переключени , блок 3 выделени модул . формирователь 4 импульсов, SR-триггер 5, первый б и второй 7 логические блоки, каисцый .из которых, состо- . ит из элемента И 8, разделительного диода 9, первого 10 и второго 11 токозадающик резисторов, зар дно-разгрузочного конденсатора 12 и элемен .та НЕ 13, генератор 14 высокочастотных периодических колебаний и сум лирующий элемент. 15. . Кроме того, на фиг. 2 и 3 прин ты следующие обозначени : U - напр жение на входе, форм-фовател 4 импульсов , и и - напр жени на неинвертирующем и инвертирующем выходах формировател 4 импульсов соответственно , и - напр жение на конденсаторе 12, и - напр жение на выходе иетактируемого SR-триггера 5; 1Ь - напр жение на выходе линейного интегратора 1, | - напр жение на вы.ходе блока 3 выделени модул , U-j - напр жение -ла выходе блока 2 переключени . При подаче на вход устройства гармонического сигнала он интегрируетс линейным интегратором 1 и через блок 3 выделени модул поступает на первый вход блока 2 переключени . Одновременно входной сигнал поступает на вход формировател 4 импульсов, при.этом на неинвертирующем выходе формировател 4 импульсов , импульсы формируютс в момент изменени пол рности входного сигнала с отрицательной на пололштельную, а на инвертирующем - с положительной на отрицательную. Неинвертирующий выход формировател 4 импульсов подключен к первому входу логического блока 6, а ийвертирующий - к первому входу логическо.го блока 7, выход первого логического блока б подкдтаэчен ко второму входу второго логического блока 7, а выход второго логического блока 7 - ко второму входу первого логического блока 6 . Выходные сигналы логических блоков б и 7 управл ют работой нетактируемого SR-триггера, выход которого подключен ко второму входу блока 2 переключени . Работа блока 2 описываетс уравнением при U5- О В момент времени t (фиг.2) формируетс импульс на неинвертир тощем выходе формировател 4 импульсов, а сигналы на вторых входах логических блоков 6 и 7 соответствуют логичес- кой единице, при этом сигналом положительной пол рности с выходе элемента К 8 зар жаетс конденсатор 12 через диод 9 и резистор 10. Разр д конденсатора 12 происходит через резистор 11 на вход элемента НЕ 13, причем посто нна времени зар да конденсатора 12 значительно меньше посто нной времени разр да конденса тора 12, Выходной сигнал элемента НЕ 13, соответствующий логическому нулю, устанавливает триггер 5 в состо ние , при котором выходной сигна триггера 5 соответствует логичоской . единице, при этом напр жение на выходе нелинейного интегратора равно fU{,{ (фкг.2, интервал времени В момент времени t (фиг.2) фор мирустс импульс на инвертирующем выходе формировател 4 импульсов, и на входе логического блока 7 (по аналогии с логическим блоком 6) формируетс импульс, который измен ет состо ние триггера 5 на противоположное , т.е. выходной сигнал триг гера 6 соответствует логическому нулю, при этом напр жение на выходе нелинейного интегратора - /Uo/ (фиг.2, интервал времени ) . С момента времени t (фиг.2) раб та, устройства повтор етс . При подаче на вход устройстта гармонического сигнала с высокочастотной помехой (фиг.З) в момент вре мени txj формируетс импульс на неинвёртирующем выходе формировател 4 импульсов, а сигналы на вторых входах логических блоков 6 и 7 соответствуют логической единице, при этом сигналом положительной пол рности с выхода элемента И 8 эа р жаетс конденсатор 12 через диод 9 и резистор 10. Разр д конденсатора 12 происходит через резистор 11 на вход элемента НЕ 13, причем посто нна времени зар да конденсатора 12 значительно меньше посто нной времени разр да конденсатора 12. Вы ходной сигнал элемента НЕ 13, соответствующий логическому .нулю, блоки рует работу второго логического бло ка 7 и устанавливает триггер 5 в состо н-ие, при котором выходной сиг нал триггера 5 срот ветствует логиче кой единице. В момент времени t.фо мируетс импульс на инвертирующем выходе формировател 4 импу льсов, но сигнал на выходе логическо о бло ка 7 не мен ет своего значени ,, поскольку на втором входе логического блока 7 присутствует сигнал, соОтветствую1ййй логическому нулю, исосто ние триггера 5 не мен етс . Следующее измейёние пол рности сигнала , поступающего на вход нелииейного интегратора (фиг.З, момейт. времени t), формирует импульс На неинвертирующем выходе формировател 4 импульсов, при этом сигналом положительной пол рности с йлЛхода элемента И 8 ..череэ диод 9 и реэисТор 10 подзар жаетс конденсатор 12 Такой поднар д- и разр д кондёнсатора 12 происходит до тех пор, пока измен етс пол рность входного сигнала из-за наличи помехи, т.е. до момента времени t. Таким образом, напр жение на выходе нелинейного интегратора в интервале времени t, равно |Ufe j (фиг.З). В момент времени t формируетс импульс на инвертирующем выходе формировател 4 импульсов, а сигналы на вторых входах логических блоков б и 7 соответствуют логической единит це, при этом работа логического блока 7 аналогична работе логического блока б, описанной выше, а напр жение на выходе нелинейного интегратора в интервале времени t,-.-t, равно |Utf (фиг.З). Таким образом, наличие высокочастотной помехи во входном гармоническом сигнале не приводит к ложным срабатывани м блока переключени , при этом перва гармоника выходного сигнала устройства имеет положительный фазовый сдвиг по отношению к выходному сигналу. Кроме того, дл регулировани фазочастотной характеристики нелинейный интегратор содержит генератор 14 высокочастотных периодических колебаний и суммирующий элемент 15, выход которого подключен ко входу формировател импульсов, первый вход ко входу устройства, а второй вход К выходу генератора 14 высокочастотных периодиг1еских колебаний. При этом устройство работает следую11{им образом. Гармонический .сигнал, поступающий на вход устройства, интегрируетс линейным интегратором 1 и через блОк 3 выделени модул подаетс на первый вход блока 2 переключени . Одновр еменно входной сигнал поступает на первый вход суммирующего элемента 15, на второй вход суммирующего элемента 15 подаетс ВЫХОДНОЙ сигнал генератора 14 высокочастотных периодических колебаний. Выходной сигнал суммирующего элемен-. та 15. поступает на вход формировател импульсов. При этом нелинейный интегратор работает таким же образом, как и в случае подачи на вход устройства гармонического сигнала с высокочастотной помехой, а работа устройства характеризуетс временными дааграммами, приведенными на фиг. 3. Желаемую фазрчастоТную характеристику йелинейного интегратора можно получить, измен амплитуду выходного сигнала генератора 14 высокочастотных периодических колебаний, а точност-ь регулировани фазочастотной характеристики определ етс частотой выходного сигнала.генератора 14, котора должна бьгть не менее
чем на 1-2 -пор дка выше частоты входного сигнала устройства, при этом фазовый сдвиг между первой гармоникой выходного сигнала и входным сигналом можно регулировать с высокой точностью в пределах О .