Автокомпенсационное устройство для преобразования амплитуды импульсов в постоянное напряжение

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Зц1) Н 02 М 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3375757/24-07 (22). 06.01.82 (46) 23.05.83.. Бюл. М4 19 (72) Л. А. Кориневский, 10. М. Санита и

И. М. Онищенко (53) 621.314.5 (088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР

Р 526050, кл. Н 02 М 7/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР У 429495, кл. Н 02 P 13/24, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР М 496646, кл. Н 02Р 13/24, 1974. (54) (57) АВТОКОМПЕНСАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АМПЛИТУДЫ

ИМПУЛЬСОВ В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, содержащее последовательно соединенные первый и второй дифференциальные усилители и

„SU„„1019564 расширитель, а также третий дифференциальный усилитель и интегратор, выход которого образует выходнои вывод устройства и подключен к одному из входов первого дифференциального усипителя, второй вход которого образует входной вывод устройства и соединен с вторым входом второго дифференциального усилителя, о т л и ч а ю пт е е с я тем, по, с целью повышения надежности цри сохранении минимальных пульсаций выходного напряжения в широком риапазоие частот, в него введен преобразователь постояннотЪ напряжения в пропорциональное импульсное, включенный между выходом интегратора и первым входом третьего дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу расширителя, а выход — к входу интегратора.

1019564

Изобретение относится к электротехнике, радиоэлектронике и может быть использовано в качестве прецизионного преобразователя амплитуды импульсов в постоянное напряжение в условиях повышенных одиночных или непериодических помех.

Известно устройство содержащее последовательно .соединенные дифференциальный усилитель, расширитель и интегратор, вход которого через дополнительный интегратор подключен к свободному входу дифференциального усилителя 111.

Недостатком устройства г.зляется увеличение амплитуды пульсации выходного устрбйства при увеличении частоты повторения выходного сигнала, что обусловлено следующим.

Для устойчивости работы интегратора постоянную времени расширителя выбирают немногим более полупериода минимальной частоты входного сигнала. Для любой другой большей 20 частотьг (не кратной минимальной) постоянная времени расширителя окажется избыточной и, что более важно, моменты переключения интеграторов с процесса повышения напряжения на понижение не будут совпадать с моментом >5 амплитудного значения входного напряжения, следовательно, переключение будет задерживаться и приведет к увеличению пульсации.

Известно также устройство, содержащее последовательно соединенные первый и второй . 30 дифференциальные;усилители, расширитель и интегратор, выход которого соединен с одним из входов первого дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с вторым вхо,цом второго дифференциального усилителя. В качестве расширителя использован статический триггер (2!.

Недостатком устройства является увеличение . амплитуды пульсации лри расширении частотного диапазона в сторону низких частот, что

40 обусловлено следующим, Введение. в схему второго дифференциального усилителя и использование статического триггера в качестве расширителя позволяет формировать напряжение управления интегратором без задержки, т.е. моменты переключения интегратора определяются только моментами сравнения его выходного напряженйя с амплитудой очередного импульса входного сигнала, Следовательно, для некоторой постоянной времени интегратора, выбранной, например, в соответствии с требуемым быстродействием устройсгва, уменьшение частоты повторения входного сигнала, т.е. увеличение пауз между моментами сравнения (сравнение возможно только с приходом каждого очередного импульса), приведет .к тому, что интегратор успеет дополнительно повыаить свое выходное напряжение, прежде чем переключится на понижение, либо дополнительно понизит его, прежде чем переключится на повышение. Причем это дополнительное изменение выходного напряжения будет тем большим, чем длиннее паузы между моментами сравнения, т.е. чем ниже частоты повторения входных импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является автокомпенсациоиное устройство для преобразования амплитуды импульсов в постоянное напряжение, содержащее последовательно соединенные первый и второй дифференциальные усилители и расширитель, а также третий дифференциальный уси. литель и интегратор, выход которого образует выходной вывод устройства и подключен к одному из входов первого дифференциального усилителя, второй вход которого образует входной вывод устройства и соединен с вторым входом дифференциального усилителя (31.

Недостатком известного устройства является то, что минимальные пульсации выходного напряжения достигнуты ценой снижения надежности, обусловленного сложностью аппарагурной реализации устройства.

Целью изобретения является повышение надежности при сохранении минимальных пульсаций выходного напряжения в широком. диапазоне частот.

Наставленная цель достигается тем, что s устройство, содержащее последовательно соеди. ненные первый и второй дифференциальные усилители и расширитель, а также третий дифференциальный усилитель и интегратор, выход которого образует выходной вывод устройства и соединен с одним из входов первого дифференциального усилителя, второй вход которого образует входной вывод устройства и соединен с свободным входом второго дифференциального усилителя, введен преобразователь . постоянного напряжения и пропорциональное импульсное, включенный между выходом интегратора и первым входом третьего дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу расширителя, а выход— к входу интегратора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений. . Устройство содержит (фиг. 1) последовательно соединенные первый и второй диффе-ренциальные усилители, расширитель 3, третий дифференциальный усилитель 4, интегратор

5, выход которого соединен непосредственно с одним из входов первого дифференциального усилителя 1, а через преобразователь 6 постоянного напряжения в пропорциональное импульсное — со свободным входом третьего дифференциального усилителя 4.

Элементы 1 — 5 выполнены аналогично известному устройству, а именно: 1, 2, 4, 5 — на

3 . 101 базе операционных усилителей, интегратор 5 имеет емкостную обратную .вязь, в качестве расширителя 3 применен статический триггер, управляемый импульсами противополож- ной полярности.

Элемент 6 преобразует постоянное выходное напряжение интегратора 5 в пропорциональное импульсное типа "меандр" н может быть выполнен, например,. в виде последовательно соединенных усилителя и модулятора.

Введением в схему преобразователя 6 образован дополнительный .контур управления работой интегратора 5 в процессе преобразования. Дополнительный контур в исходном состоянии практически исключен нз работы за счет образования на входе преобразователя

6 дорога, нечувствительного к малой амплитуде пулыиции.

Устройство работает следующим образом.

При, подаче на вход устройства импульсной последовательности с амплитудой 6 г, например, положительной полярности на выходе дифференциального усилителя 1 появляется импульс Ц, ) О г той. же полярности, следовательно, на выходе усилителя 2 появится отрицательный импульс, который запустит трштер 3. На его выходе сформируется .ноложительный ypoaeta напряжения U> ° В результате после инвертирования на выходе усилителя 4 появится отрицательный yposeHb H3BPH3RHHR Ц4,, под де%cTBHOM Ko oрого выходное напряжение интегратора 5 начнет линейно увеличиваться со скоростью

V =- (7 —,постоянная интегрироваU ния) до момента пересечешь порога нечувствительности преобразователя 6. В дальнейшем с ростом выходного напряжения интегратора 5 увеличивается амплитуда меандра .на выходе преобразователя 6, скорость уве-. личения напряжения интегратора 5 уменьшается согласно выражению V MU и носит ступенчатый характер с частотой меандра.

В момент U g О„дифференциальный усилитель 1 переходит в насыщение, очередной положительный импульс 0 пройдет на выход усилителя 2 без изменения полярности и установит триггер 3 в нулевое состояние. С этого момента работой интегратора 5 ynyas9564 4 ляет iuabxo положительный меандр О . Постепенное уменьшение (также с частотой меандра) выходного напряжения интегратора 5 приводит к ситуации U> (0ä очередной импульс 0 (точнее разность 0 - 05 ), усиленный элементами 1 и 2, приведет к появлению на входе триггера 3 отрицательного импульса, а на его выходе — уровня положительного напряжения, и описанные процессы

lO будут повторяться. Устройство перейдет в .режим хранения. После прекращения подачи входных импульсов устройство возвращается в исходюе состояние.

Работа устройства происходит аиалоги шо при подаче отрицательных входных и шульсов.

Таким образом, в режиме хранения интегратор 5 за счет значительного снижения скорости не успевает значительно изменять выходное напряжение в.паузе между импульсамн, что не приводит к увеличению амплитуды пульсации.

Для обеспечения минимальных пульсаций выходного напряжения устройства в режиме хранения целесообразно, чтобы дифференциальgg иый усилитель 4 работал. в линенном режиме, что обеснет вается выбором соответствующих коэффициентов передачи дифференциального усилителя 4 и преобразователя 6, а также целесообразно, чтобы частота выходного сигнала

ЗО последнего превышала не менее чем на порядок наибольшую чистоту повторения входных импульсов. ! о.

Таким образом, нредлагаемЖ устройство соИ храняет положительное качество известного устройства — уменьшение пульсапни,(a значит и точность реобраоовання) при расширении частотного диапазона .в. сторону нижних частот, :т.е. при увеличении скважности, вместе е тем

40 обеспечивает повьппение надежности за счет упрощения (в полтора раза) схемы устройст. ва.

Экономический эффект от применения пред. .лагаемого устройства может быть рассчитан с

45 учетом того, что стоимость покупных иэделий и трудозатрат иа изготовление, сборку и настройку. составляют около нрловины coomexствующнх затрат, необходимых для реализации известного устройства.

1019564

Выходное оп

Юреоаразо8атедя Ю рй у

Редактор H. Лазаренко

Заказ 3721/49 Тираж 687 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Зона нечуВстбимемьности

Составитель Л. Устинкина

Техред Л.Пекарь Корректор В. Гирняк