АНАЛОГОВЫЙ НАКОПИТЕЛЬНЫЙ СУММАТОР

Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использована в системах обработки аналоговых сигналов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является аналоговый сумматор накапливающего типа (Патент SU 314211, опубликован 07.09.1971, Бюллетень №27), содержащий интегратор на операционном усилителе, вход которого зашунтирован конденсатором через контакты управляющего реле, и параллельно включенные делители напряжения.
Однако недостатком данной схемы является то, что для коммутации применены электромагнитные реле с переключающими контактами, что снижает быстродействие устройства. Кроме этого, для реализации режима вычитания необходима коррекция коэффициента передачи.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является расширение функциональности устройства за счет исключения дополнительных коммутаций, связанных с учетом знака входного сигнала, и повышение быстродействия.
Поставленная задача достигается следующим образом.
В аналоговом накопительном сумматоре, содержащем интегратор на операционном усилителе, вход которого зашунтирован конденсатором, согласно полезной модели, электромагнитные реле с переключающими контактами заменены на электронные ключи с замыкающими контактами, исключены реле знака, делители напряжения для коррекции коэффициента передачи, интегратор заменен на устройство выборки-хранения, дополнительно введены масштабный усилитель и сумматор на операционном усилителе.
inp
u
1
1
1
2
2
1
2
2
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Входной сигнал, представленный непрерывной функцией времени U(t) поступает на масштабный усилитель 1 с коэффициентом усиления k. Выход масштабного усилителя подключен к входу аналогового неинвертирующего сумматора 2, выполненного на базе операционного усилителя. Напряжение заряда конденсатора C в момент замыкания аналогового ключа K под управлением f становится равным значению напряжения на выходе аналогового сумматора. С помощью аналогового ключа K, управляемого сигналом f производится соединение верхних по схеме обкладок конденсаторов C и C, что эквивалентно их параллельному соединению. Верхний по схеме вывод C подключен ко входу неинвертирующего повторителя, выполненного на основе операционного усилителя. Сигнал с выхода повторителя, являющегося одновременно выходом устройства, подается на второй вход аналогового сумматора.
Устройство работает следующим образом. Известно, что заряд конденсатора определяется выражением Q=C·U, где C - емкость конденсатора, U - напряжение заряженного конденсатора. При параллельном соединении двух заряженных конденсаторов можно считать, что
где
p
U - напряжение заряда двух параллельно включенных конденсаторов;
,  - напряжения заряда конденсаторов до момента их параллельного соединения.
1
2
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
Исходное состояние ключей K и K - разомкнутое, напряжение на выходе устройства . В момент t происходит кратковременное замыкание ключа K на время, достаточное для заряда конденсатора C. После размыкания ключа K на конденсаторе C в интервале времени t-t удерживается напряжение равное . В момент t происходит замыкание ключа K на время, достаточное для выравнивания напряжений . После размыкания ключа K напряжение на выходе устройства согласно (1) и (2):
Учитывая, что  и упрощая выражение (3):
1
u
inp
Учитывая, что U=k·U(t), и принимая :
3
4
5
6
3
2
3
Аналогичным образом устройство работает на интервалах t-t и t-t. Для сброса сумматора ключ K замыкается на время, равное времени разряда конденсатора C по сигналу f.
Технический результат заключается в упрощении схемотехнической реализации сумматора за счет уменьшения числа коммутирующих элементов и исключения дополнительных схем коррекции коэффициента передачи, связанных с учетом знака входного сигнала.
Данное устройство может быть реализовано промышленным способом на основе стандартной элементной базы.