Время-импульсное множительно-делительное устройство
ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕНЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее уравновешенный мост, в плечи которого между первого сомножителя устройства и шиной нулевого потенциала включены соответственно два масштабных резистора и два импульсноуправляемых резистора, а в измерительную диагональ включен дифференциальный операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общему выводу масштабных резистоiPOB , инвертирующий вход - к общему выводу импульсно-управляемых резисторов и через сглаживающий конденсатор к шине нулевого потенциала, и широтноимпульсный модулятор, вход которого соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, а выход является выходом уст-ройства, и подключен к управляющему входу первого импульсно-управляемого резистора, управляющий сход второго импульсногуправляемого резистора соединен с входом второго сомнох ителя устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения i за счет выполнения операции умножения отношения двух напряжений .постоСЛ янного тока на относительную длительность широтно-модулированного импульс ного сигнала, оно содержит дополнительный импульсно-управляемый резистор , который включен между входом делителя устройства и инвертирующим входом диференциального операционного усилителя и подсоединен управляс ющим входом к выходу 1широтно-импульо ГЧЭ ного модулятора. СП со
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„. ЯК„1 032459
3(5D G 06 G 7/161
i; Д ! . . ъ
i Y
\
1 — -" .(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3418446/18-24 (22) 07.04.82 (46) 30.07.83. Бюл. М 28 (72) И.В. Герасимов и В.А. Михайлов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В,И. Ульянова (Ленина) (53) 681.3(088.8) (56) 1. Смолов В.Б., Гурюмов Е.П. Время-импульсные вычислительные устройства. Л., "Энергия", 1968, с.41,,41, рис. 21 а.
2. Авторское. свидетельство СССР
Р 260290, кл. 6 06 G 7/16, 1970 (прототип). (g4)(Я) ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕЛЬ"
НО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее уравновешенный мост, в плечи ко" торого между входом первого сомножителя устройства и шиной нулевого потенциала включены соответственно два масштабных резистора и два импульсноуправляемых резистора, а в измерительную диагональ включен дифференциальный операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общему выводу масштабных резисто,ров, инвертирующий вход - к общему выводу импульсно-управляемых резисторов и через сглаживающий конденсатор к шине нулевого потенциала, и широтноимпульсный модулятор, вход которого соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, а выход является выходом устройства, и подключен к управляющему входу первого импульсно-управляемого резистора, управляющий вход второго импульсногуправляемого резистора соединен с входом второго сомножителя устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет выполнения операции умножеЩ ния отношения двух напряжений постоянного тока на относительную длительность широтно-модулированного импульс ного сигнала, оно содержит дополни" тельный импульсно-управляемый резистор, который включен между входом делителя устройства и иявертирующим >4 входом диференциального операционного усилителя и подсоединен управляющим входом к выходу широтно-импуль р ного модулятора. 4ь
Изобретение относится к вычисхГительной технике и может найти применение в устройствах автоматическогорегулирования и управления, в информационно-измерительных системах и уст-5 ройствах, где распространено представление информации в виде напряжения постоянного тока и широтно-модулированных сигналов (Ll)ИМ-сигналов ).
Известно время-импульсное множи" О тельно-делительное устройство, содер" жащее два и><пульснь<х делителя напряжения, решаюций усилитель и цепь подбора интервала, формирующая выходной
В1М-сигнал. Работа устройства основа- 15 на на использовании замкнутого временного модулятора, опорное напряжение импульсного делителя которого формируется с помощью второго импульсного делителя напряжения и решаю- 20 щего усилителя. Цепь подбора интер" вала под воздействием сигнала рассогласования вырабатывает выходной
ИИМ-сигнал, относительная длительность которого в установившемся режи- 25 ме равна частному от деления одного из входных напряжений постоянного тока на произведение второго входно" го напря><ения постоянного тока и входного ИИМ-сигнала 11 ).
Недостатками известного множительно-делительного устройства являются конструктивная сложность.„ а также низкие точность и помехоустойчивость вследствие недифференциального принци35
MG построения его схемь<.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является время-импульсное множительно-делительное
О устройство„ содержащее уравновешо:-гный иост, в плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы, состоящие иэ последовательно соединенных ключа и резистора, общий зажим г>ервого и второго импульсно-управляемых ре . ...5 эисторов подключен через источник опорного напряжения постоянного тска к общей точке схемы, а общий зажим третьего и четвертого плеч моста подключен непосредственно к общей то, ке 5<> схемы, общие зажимы первого и четвертого, второго и третьего импульснсуправляемых резисторов подключены соответственно к первому и второму вхо" дам дифференциального операционного 55 усилителя постоянного тока и через сглаживающие конденсаторы к шине ну=. .девого потенциала, выход дифференциального операционного усилителя постоянного тока через широтно-импульсный модулятор подключен к управляющему входу второго импульсно-управляемого резистора, управляющие входы первого, четвертого и третьего импульсно-управляемых резисторов подключены к источ" никам входных ИИМ-сигналов, выход широтно-импульсного модулятора подключен к выходной клемме устройства L2 3.
Недостатком прототипа является невозмок<ность выполнения множительноделительной операции над разнородными по форме представления сигналами, т.е. ограниченная область применения.
Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет выполнения умножения частного от деления двух напряжений постоянного тока на относительную длительность ШИМсигнала.
Поставленная цель достигается тем, что время-импульсное мно>кительно-делительное устройство, содержащее уравновешенный мост, в плечи которого между входом первого сомножителя устройства и шиной нулевого потенциала включены соответственно два масштабных резистора и два импульсно-управляемы>,: резистора, а в измерительную диагональ включен дифференциальный опера" цйонный усилитель, неинверfèðóþùèé вход которого подключен к общему вы-. воду масштаоных резисторов„ инвертирующий вход - к общему выводу импульсно-управляемых резисторов и через сглаживающий конденсатор к шине нулевага потенциала,, и широтно-импульсный модулятор, вход которого соединен с выходом дифференциального операци" онного усилителя, а выход является импульсным выходом устройства и подключен к угравляющему входу первого импульсно-управляемого резистора. управляющий вход а.горого импульсно-управляемого рези тора соединен с входом сомно>кителя для ш< ротно-модулированного сигнала, содержит дополнительный импульсно-управляемый реэисK0T<>Pbt!. B K; iK> На черте>ке приведена вункциональная схема время-импульсного множительно-делительного устройства. С1 О =E— О 1 4„ 28 2 6В Ю С2В+658 6 Во где g „„C+2 3 5 Из уравнения дует если выполняется условие 4 = 45 =С„ Полагал = 2G, из выражения (3 ), 3 ;получаем требуемую функциональную ха рактеристику устройства в= е е(4) Е1 3 103245 Устройство содержит уравновешенный мост, в плечи которого включены масш» табный резистор 1, импульсно-управляI емый резистор 2,импульсно-управляемыи резистор 3 и масштабный резистор 4. 8 измерительную диагональ моста включен дифференциальный операционный усилитель 5, к инвертирующему входу которого подключены сглаживающий коиденсатор 6 и импульсно-управляемый tO резистор 7, выход дифференциального усилителя 5 через широтно-импульсный модулятор 8 подключен к выходной клемме устройства и к объединенным управ-: 1 яяющим входам импульсно-управляемых резисторов 2 и 7, управляющий вход импульсно-управляемого резистора 3 подключен к третьей входной клемме устройства. Позициями 9-11 обозначены входы устройства, 14 - вы- 20 ход устройства. Каидый импульсно-управляемый резистор образован резисторов 12 и ключом 13. Устройство работает следующим об- . разом. 25 На входы 9 и 11 устройства поступают входные сигналы в виде напряжений постоянного тока одинаковой полярности, на вход 1 0 - ШИМ-сигнал с относительной длительностью Во пери- 30 одически повторяющихся прямоугольных импульсов. В каждом из периодов Т работы ключ импульсно-управляемого резистора замкнут в течение времени и разомкнут в течение времени Т- ь (с = ь/Т ) . Поэтому проводимость им" З5 пульсно-управляемого резистора в среднем пропорциональна относительной длительности управляющего ШИМ-сигнала. "Развязка" по переменному току импульсно-управляемых резисторов 2, 40 3 и 7, обуславливающая возможность их взаимодействия только по постоянным (средним 1 значениям токов и напряжений, обеспечивается сглаживающим конденсатором б. Благодаря этому на вхо-45 ды дифференциального усилителя 5 поступают только постоянные составляющие напряжений в точках а и б, а высшие гармоники напряжения в точке б подавляются. 50 Разность напряжений U „и 0<, выделенная и усиленная усилителем 5, воздействует на широтна-импульсный модулятор 8. Последний вырабатывает ШИМ-сигнал с относительной длитель- 55 ностью 9, который благодаря отри" цательной обратной связы, воздействуя на импульсно-управляемые резис9 4 торы 2 и 7,обеспечивает баланс моста. Условием баланса является о =u (1) где проводимости резисторов 1 и 4; проводимости резисторов, входящих соответственно в состав импульс., но-управляемых резисторов 2, 3 и 7. (1 непосредственно сле05E„((G, с,, а с,в,)=(E„c +EzQ )e, (2) если выполняется условие Q„ = Q < = Q, Решал уравнение (2 ) относительно переменной В, получим "1 с1 РО 0,5E„G 1.0,5 E„G E„G+ E2 G 1 =05 — — ® о й) Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом имеет более широкие функциональные возможности за счет обеспечения преобразования в ШИМ-сигнал произведения отношения двух напря-; жений постоянного тока и ШИМ-сигнала, что позволяет использовать его как вычислительно-преобразова1ельное устройство. Существенным достоинством устрой" ства является возможность обработки разнородных по форме представления сигналов,.обеспечивающих выполнение как вычислительных, так и преобразовательных операций. 1032459 Составитель А. Иаслов .Ревактоо П Иакаоевич Техоеа,Надь. Короекто Л. Бокшан Заказ < 5402/53 Тираж 70 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и. открытий 133035 Иосква Ж-35 Ра шская наб. а. 4/ а вам юавФееаеайюе ° а 4м\а%4е В е» В 48» Ф Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 1 Достоинствами предлагаемого устройства являются также высокая надежность, обусловленная простотой схемы, помехоустойчивость, вытекающая из дифференциального принципа построения мостовой схемы и принципа усреднения широтно-модулированных параметров и сигналов.
