Время-импульсное множительное устройство (его варианты)

 

1. Время-импульсное множительное устройство, содержащее широтноимпульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сигнала-сомножителя , трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к первичной обмотке которого подключены выводы второго источника сигнала-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с инвертирующим и неин-вертирующим входами операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, ключи, выходной фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительный операционный усилитель, первый и второй масштабные резисторы, причем выход операционного усилителя .подключен к входу первого ключа, а через первый масштабный резистор соединен с инвертирукидим входом дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, второй масштабный резистор подключен между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя, выход первого ключа соединен с входом второго ключа, выход которого подключен к выходу третьего ключа и к входу выходного фильтра, выход дополнительного операционного усилителя соединен с входом четвертого ключа, выход СП которого подключен к входу третьего ключа, управляющие входы первого и третьего ключей соединены с первым выходом широтно-импульсного модулятора , второй выход которого подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей, первый и второй выводы второй вторичной обмотки трансоо форматора соединены соответственно iCD с выходами первого и четвертого клю1 чей. 2. Время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сигналасомножителя , трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками , к первичной обмотке подключены выводы второго источника сигна-: ла-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН цр G 06 G 7/161

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТНРЫТИЙ (21) 3368044118-24 (22) 10,12,81 (46) 23 04.83. Бюл. И 15 (72} Р.И.Агрест, B.Ó,Kèýèëîâ, В.М,Максимов, В.М.Машенков, Н.П.Тверитин, В.М,Худокормов и А.И.Дибер (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И,Лени-. на (53) 681,335(088,8) (56) 1. Бенин В.л„и др. Статические измерительные преобразователи электрической мощности. "Энергия", 1972, с. 73-75, рис. 29.

2. Контрольно-измерительная техника. Экспресс-информация, вып. 34, 1973, реф. 213 "Электронный счетчик электрической. энергии класса 0,5", с. 31-34 (прототип). (54) ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО (ЕГО ВАРИАНТЫ), (57) 1, Время-импульсное множитель" ное устройство, содержащее широтноимпульсный модулятор, к входу которого подключен первый исто ник сигнала-сомножителя, трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к первичной обмотке которого подключены выводы второго источника сигнала-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с инвертирующим и неин" вертирующим входами операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, ключи, выходной фильтр; о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительный операционный

„„SU„„,1613977 - А усилитель, первый и второй масштабные резисторы, причем выход операционного усилителя, подключен к входу первого ключа, а через первый мас" штабный резистор соединен с инвертирующим входом дополнительного опера" ционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, второй масштабный резистор подключен между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя, выход

nepsoro ключа соединен с входом второго ключа, выход которого подключен к выходу третьего ключа и к входу

I выходного фильтра, выход дополнитель- р ного операционного усилителя соединен с входом четвертого ключа, выход фф которого подключен к входу третьего ключа, управляющие входы первого и третьего ключей соединены с первым выходом широтно-имгульсного модулято- 3 ра, второй выход которого подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей, первый и второй выводы второй вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно Ж с выходами первого и четвертого клю-,Ci© чей, ав,Д

2, Время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сигнала» сомножителя, трансформатор, снабжен- . ный первичной и двумя вторичными об- )ФВ мотками, к первичной обмотке подключены выводы второго источника сигна-ла-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим

1013977 входами операцИонного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, ключи, входной фильтр, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, выход операционного усилителя подключен к первому выводу вто. рой вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой через первый ключ соединен с входом выходного фильтра, а через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, уп 3 ра вляющие входы пер вого и второго ключей соединены с соответствующими выходами широтно-импульсного модулятора.

3. Время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сигнала-сомножителя, трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к первичной обмотке подключены выводы второго источника сигнала-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотки трансформа-. тора соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входа", ми операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам с время"импульсным преобразователем сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известно время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, ключи, трансформаторы f1 ), Недостатком этого устройства является низкая точность преобразования, Наиболее близким к изобретению является время-импульсное множитель" ное устройство, содержащее широтно" импульсный модулятор, трансформатор, операционный усилитель, мпючи, выходной фильтр (2 1, Недостатками этого устройства являются невысокая точность выполнения

20 шине нулевого потенциала, ключи, выходной фильтр, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, в него . введены дополнительный операционный усилитель и;масштабные резисторы, причем выход операционного усилителя подключен. к первому выводу второй вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой сое" динен с входами первого и второго ключей, выход первого ключа через первый масштабный резистор подключен к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом второго ключа и через второй масштабный резистор подключен к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, вход выходного фильтра соединен с выходом дополнительного операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого подключен четвертый масштабный резистор, управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами широтно-импульсного модулятора. множительной операции вследствие влияния остаточных параметров ключей, в качестве которых применяют транзисторы, сложности функциональной схемы и сложности регулирования величины выходного напряжения.

Целью изобретения является повышение точности, С этой целью время-импульсное множительное устройство, по первому варианту, содержащее широтно-импульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сигнала-сомножителя, трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к первичной обмотке подключены выводы второго источника сигнала-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотйи трансформатора соединены соответственно с инверти77 ф второго ключа и через второй масштабный резистор подключен к шине нуле" вого потенциала, инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, вход выходного фильтра соединен с выходом дополнительного операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого подключен четвертый масштабный резистор, управ" ляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами широтно-импульсного модулятора.

На фиг. 1-3 изображены варианты .функциональных схем время-импульсного множительного устройства, Устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит трансформатор 1, операционный усилитель, 2, широтноимпульсный модулятор 3, выходной фильтр 4, первый и второй источники сигналов-сомножителей

5 и б, шину 7 нулевого потенциала, выход 8, первый, второй, третий и четвертый ключи 9-12> дополнительный операционный усилитель 13, первый и второй масштабные резисторы 14 и 15.

Устройство по второму варианту (фиг. 2) содержит трансформатор 1, операционный усилитель 2, широтноимпульсный модулятор 3, выходной фильтр 4, первый и второй источники сигналов-сомжножвтелей 5 и б, шина

7 нулевого потенциала, выход &, первый и второй ключи 9 и 10.

Устройство по третьему варианту (фиг. 3) содержит трансформатор 1, операционный усилитель 2, широтноимпульсный модулятор 3, выходной фильтр 4, первый и второй источники сигналов-сомножителей 5 и б, шину 7

- нулевого. потенциала, выход S, первый и второй ключи 9 и 10, первый, второй, третий и четвертый масштабные резисторы 11-14, дополнительный операционный усилитель 1 .

Время-импульсное множительное устройство по первому варианту (фиг. 13 работает следующим образом.

Относительная разность лительностей положительного и отрицательного импульсов, формируемых широтно-импульсным модулятором 3, равна 1 и -ka (11

+а

3 - ==-.1 0139 рующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, ключи, выходной фильтр, введены дополнительный операционный усилитель, первый и второй масштабные резисторы, причем выход операционного усилителя подключен к входу первого ключа, а через первый масштабный ре.зистор соединен с инвертирующим вхо- я дом дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, второй масштабный резистор подключен между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя, выход первого ключа соединен с входом второго ключа, выход которого подключен к выходу третьего ключа и к входу выходного фильтра, выход дополнительного one" рационного усилителя соединен с вхо" дом четвертого ключа, выход которого подключен к входу третьего ключа, управляющие входы первого и третьего д ключей соединены с первым выходом широтно-импульсного модулятора, второй выход которого подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей, первый и второй выводы вто" рой вторичной обмотки трансформ тора соединены соответственно с выходами первого и четвертого ключей.

Кроме того, во время-импульсном множительном устройстве, по второму

35 варианту выход операционного усилителя подключен к первому выводу второ5 вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой через первый ключ соединен с входом выходного фильтра, а через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, управляющие входы первого и второго ключей соединены с соответствующими выходами широтно-импульсного модулятора, 45

Причем во время-импульсное множительное устройство по третьему варианту введены дополнительный операционный усилитель и масштабные резисторы, причем выход операционного усилителя подключен к первому выводу

se второй вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с входами первого и второго ключей, выход первого ключа через первый масштабный резистор подключен к инверти- рующему входу дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен.с выходом

5 10139 где t - длительность положительного импульса;

t - длительность отрицательного импульса, коэффициент пропорциональности

x - величина напряжения или токи первого источника .сигнала-сомножителя 5.

На первом и втором выходах широт" 10 но"импульсного модулятора 3 формируются противофазные, сигналы. При положительном сигнале на первом выходе замкнуты первый и третйй ключи 9 и 11, а второй и четвертый клю- 15 чи 10 и 12 разомкнуты. Величина тока во второй вторичной обмотке трансформатора 1 равна

% (2) 05М- %2 ЬХ

20 где И, - число витков первичной об 1 мотки

И вЂ” число витков второй вторич2 ной обмот ки;

3В„ - ток второго источника сигнала-сомножителя, Выражение 2 следует из закона полного тока, если учесть, что ток в первой вторичной обмотке трансформатора 1 равен нулю, так как он определяется входным током операционного усилителя 2, ток намагничивания также равен нулю, поскольку магнитопровод трансформатора 1 не з5 перемагничивается, что достигается подключением первой вторичной обмот" ки к дифференциальному входу операционного усилителя 2.

Ток на входе выходного фильтра g0 . 4 равен току, определяемому выражением 1 j, При изменении полярности сигналов на выходах широтно-импульсного модулятора 3 размыкается первый и третий ключи 9 и 11 и замыкаются второй и четвертый ключи 10 и 12, что приводит к изменению направления входного тока выходного фильтра

4, во второй вторичной обмотке транс- 0 форматора 1 направление тока не меняется, который в этом случае создается дополнительным операционным усилителем 13, Среднее значение входного тока вы-. ходного фильтра 4 равно

4 2

Э Э ° )

1 2 ср обм < +

77 б

Подставив значения (1) и (2). в (3) получим

„1 = — f

Из выражения (4) следует что входной ток выходного фильтра 4 пропорционален произведению сигналов первого и второго источников сигналов-сомножителей 5 и 6.

По сравнению с известным времяимпульсное множительное устройство по первому варианту обладает более высокой точностью работы, Время-импульсное множительное устройство по второму варианту (фиг.21 работает следующим образом.

Коммутация первого и второго ключей 9 и 10 производится в противофазе. При замкнутом первом ключе 9 ток второй вторичной обмотки трансформатора 1 поступает на вход выходного фильтра 4, Когда первый ключ 9 разомкнут, а второй ключ 10 замкнут, ток на входе выходного фильтра 4 равен нулю, Среднее значение тока на входе выходного фильтра 4 равно

1 (<) ср оо.м <„+ 2 где 3 - ток второй вторичной обмотоБм ки трансформатора 1, Ь

t - длительность выходного им1 пульса широтно-импульсного модулятора 3, в течение которого замкнут первый ключ 9," — длительность выходного импульса широтно-импульсного модулятора 3, в течение которого разомкнут первый ключ 9.

С учетом выражения (1) получим

Э =О,Я х Э 5 +0,5 Эо« . (0), сю обм

Ток обмотки определяется из выражения (2) .

Подставив (2) в (6} получим

yf . Qf

Из выражения 7 следует, что ток на входе выходного фильтра 4 пропорционален произведению сигналов первого и второго источников сигналов-сомножителей 5 и 6, В: выражении (7) второй член можно скомпенсировать введением добавоч"

7 10 ной составляющей равной величины с противоположным знаком.

По сравнению с известным устройством предложенное время-импульсное множительное устройство характеризуется более высокой точностью работы при более простой функциональноЛ схеме.

Время импульсное множительное устройство по третьему варианту (фиг. 3) работает следующим образом, \

При одном знаке сигнала на выходе широтно-импульсного модулятора

3 первый ключ 9 замкнут, а второй ключ 10 разомкнут и ток второй вторичной обмотки трансформатора 1 проходит через дополнительный операционный усилитель 15, работающий в этот момент времени в качестве ин-. вертора. При изменении знака сигнала широтно-импульсного модулятора

3 первый и второй ключи 9 и 10 переключаются и дополнительный операци13977 8 онный усилитель -15 в этот момент времени работает в качестве неинвертирующего усилителя.

Среднее значение входного сигнала

s выходного фильтра 4 равно с + обм б где В - величина сопротивления чет14 вертого масштабного резйс-. ю тора 14.

Подставив (2) в (8) получим

О =ав хз „. (э) м Из выражения (9) следует, что напряжение на входе выходного Фильтра

4 пропорционально произведению сигналов первого и второго источников сиг- налов-сомножителей 5 и 6. щ По сравнению с известным устройством предложенное время-импульсное множительное устройство по третьему варианту обладает более высокой точностью и позволяет просто регулирод вать величину выходного напряжения.

1013977

Составитель 0,0траднов

Редактор A,Øèàêèèà Техреду С«Мигунова Корректор Г.Решетник

Заказ 3019/59 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб,, д. 4/5

««

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4