Развертывающий усилитель

 

РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно первый сумматор, интегратор, основной релейный элемент, первый вкод первого сумматора является входом усилителя, второй сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введена группа релейных элементов , причем число релейных элементов в группе - четное, выход основного релейного элемента подключен к первому входу второго сумматора , выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, входы релейных элементов группы подключены к выходу интегратора, выходы.релейных элементов группы соединены с соответствующими вхо дами второго сумматора, выход которого является выходом усилителя. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 0 06 G 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3734334/24-24 (22) 27.04.84 (46) 07, 10.85, Вюл. ¹ 37 (72) Л.И.Цытович (7 1) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 698004, кл. G 06 G 7/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 798876, кл, G 06 G 7/12, 1979. (54)(57) РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно первый сумматор, интегратор, основной релейный элемент, первый вход первого сумматора является

„„SU„„1183988 входом усилителя, второй сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введена группа релейных элементов, причем число релейных элементов в группе — четное, выход основного релейного элемента подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, входы релейных элементов группы подключены к выходу интегратора, выходы.релейных элементов группы соединены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого является выходом усилителя.

83988 2

1 +В„ I а I+H, I а 1+Вз

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в англоговых вычислительных машинах.

Целью изобретения является повышение точности работы.

На фиг. 1 и"=îáðàæåíà функциональная схема предложенного развертывающего усилителя; на фиг. 2-5 — временные диаграммы сигналов.

Усилитель содержит основной релейный элемент 1, группу 2 -2 „ релейных элементов, первый 3 и второй

4 сумматоры, интегратор 5, вход 6 и выход 7 развертывающего усилителя.

Развертывающий усилитель работает следующим образом.

Основной релейный элемент 1 и группа 2 релейных элементов, число которых в группе должно быть четным, имеют симметричные относительно нулевого уровня пороги переключения

+В. Выходной сигнал репейных элементов изменяется дискретно в пределах +A. Коэффициенты передачи первого и второго сумматоров 3 и 4 приняты равными единице. Интегратор 5 имеет неинвертирующую функцию передачи.

Ограничимся рассмотрением варианта, который предполагает наличие трех релейных элементов (фиг. 26), имеющих пороги переключения +В, «+3 и +В, причем

Считаем, что в начальный момент времени t = О, релейные элементы находятся в состоянии +A (фиг ° 2B,г,д) и сигнал на входе 6 равен нулю (фиг.2а). В этом случае на выходе 7 формируется импульс с амплитудой„ равной 3А (фиг.2е), а выходной сигнал интегратора 5 нарастает в "положительном" направлении (фиг.26), В момент времени „ (фиг.26) основной релейный элемент 1 переключается и сигнал на его выходе (фиг.2в) .меняет знак на противоположный. Это влечет за собой уменьшение амплитуды сигнала на выходе 7 У „(t) до уровня +А (фиг.2е) и снижение темпа нарастания выходного си. нала интегратора 5 (фиг.26).

В момент времени t> (фиг.26) в состояние — А переходит релейный

45 элемент 2„(фиг.2г), а сигнал на выходе 7 (фиг. 2е) меняет знак на противоположный. В следующем цикле преобразования сигнал на выходе интегратора (фиг.26) нарастает в "отрицательном" направлении. В момент времени выполнения условия равенства выходного сигнала интегратора 5 порогу, равному -В„, происходит переключение релеййого элемента 1 (фиг.26 ив) и на выходе 7 формируется импульс положительной полярности (фиг. е). За время Т этап ориентации состояний релейных элементов 1 2 и 2 заканчивается. Ре1 2 лейные элементы 2„ и 2 находятся в противоположных состояниях(фиг.2г и д), а в режим автоколебаний входит тракт, образованный интегратором 5 и релейным элементом 1 (фиг.2в). Учитывая, что сигнал на входе 6 равен нулю (фиг,2а), в течение времени Т> (фиг.2в и е) выходное напряжение усилителя (постоянная составляющая) равно нулю.

Предположим, что в момент времени (фиг.2а) сигнал x(t) увеличился

"скачком" на величину x(t) (х,где х = A — - первая зона изменения сигч5 нала на входе 6, при которой состояние релейных элементов 21 и 2 противоположны (фиг,2г и д).

Тогда за время Т о2(фиг.2в и е) постоянная составляющая сигнала на выходе 7 пропорциональна величине сигнала на входе 6. Происходит это вследствие того, что в один из "полу-периодов" автоколебаний сигнал на выходе интегратора 5 (фиг.26) изменяется под действием суммы сигналов на входах первого сумматора

3 (фиг.2а и е), а в другой "полупериод — под действием разности этих сигналов.

Предположим, что в момент времени t g (фиг. 2а) сигнал на входе 6 увеличился до величины х„а х() (1 9. (х2, где (х2 — х ) — вторая зона изменения амплитуды сигнала на входе 6. Тогда, вследствие того, что x (t) — У,,„(t) ) О, выходной сигнал интегратора 5 (фиг, 26) будет продолжать изменяться в положительном направлении.

При выполнении условия равенства выходного сигнала интегратора 5 порогу В переключения релейного элемента 2, не произойдет, так как

1183988

У x(t) 3

on находится в отрицательном состоянии (фиг.2r), а в момент времени равенства выходного сигнала интегратора 5 порогу Â (фиг.26) репейный блок 2 2 переключается (фиг,2д) и

его выходной сигнал станет равным

-А. Это влечет за собой увеличение амплитуды сигнала на выходе ? до уровня -3A (фиг.2е). При этом на выходе первого сумматора 3 результирующий сигнал окажется "отрицательным" и выходной сигнал интегратора (фиг.26) начнет изменяться в отрицательную сторону.

При равенстве выходного сигнала интегратора 5 порогу  — репейный

1 элемент 1 переключается (фиг.26 и в), а амплитуда импульсов на выходе 7 снизится до значения -Л (фиг.2е).

По мере роста сигнала на входе 6 (фиг.2а) темп нарастания сигнала на выходе интегратора 5 будет увеличиваться (фиг.26), а темп спада уменьшаться. В результате зона -2А сигнала на выходе 7 (фиг.2е) будет

"заполняться" импульсами Ур (t)

Р (фиг. 2в), а результирующая функция передачи РОУ будет иметь вид где У вЂ” полезная составляющая на выходе 7.

Предположим, что сигнал на входе

6 (фиг.За) линейно изменяется в "отрицательном" направлении.

До момента времени t (фиг.За) релейные элементы 2„,22 находятся в противоположных состояниях, что приводит к взаимной компенсации их выходных напряжений (фиг.2 ги д). Репейный элемент 1 с интегратором 5 находится в режиме -устойчивых. автоколебаний (фиг.36 и в), а сигнал на выходе 7 меняется по знаку в пределах Л (фиг.Зе). При t >i t< сигнал

x(t) > -х (фиг.За), поэтому сигнал на выходе интегратора 5 (фи"".36) нарастает в отрицательном направлении, что в момент времени t приводит к переключению релейного элемента 2„ (фиг.Зг) и увеличению амплитуды сигнала на выходе 7 до уровня

+ЗА (фиг.3e). С ростом сигнала на входе 5 (фиг.За) зона + 2А (фиг.Зе) сигнала на выходе 7 "заполняется" сигналом Ур1(t) с выхода релейного . элемента 1 (фиг.Зв).

Таким образом, при x(t) f (1 х (....19репейные элементы 2 и 2„находятся

1 2 в противоположных состояниях, когда их выходные сигналы взаимно компенсируются, а импульсы на выходе 7 изменяются по амплитуде в пределах

+Л. В случае Jx(t)(> 1x 1 релейные

1 . i элементы 2„и 22 находятся в одинаковых состояниях, знак которых про10 тивоположен знаку сигнала на входе

6, а частотно-широтно-импульсная модуляция осуществляется во второй зоне 2А (фиг.2 з и е). В случае уве-. личения общего (нечетного) числа репейных элементов результирующий амплитудный диапазон сигнала на выходе будет разделен на несколько боII II лее мелких (по амплитуде) зон модуляции. В результате при фильтрации напряжения HG b1xo e 7 clMIIJIHtjj да пульсаций сигнала на выходе демодулирующего фильтра будет снижена без увеличения постоянной времени фильтра, т.е. введение группы релей25 ных элементов позволяет повысить точность работы развертывающего усилит ля.

Рассмотрим режим работы при не30 симметричных порогах переключения репейных элементов 1, 21 и 22. Предположим, что В, (В < В и !-В1t

->(-Âã l)t-Âç! (фиг. 46) . Тогда в момент времени t y -(фиг. 46) репейный элемент 1 перейдет в состояние -А (фиг,4в), а в момент времени (фиг.46) произойдет переключение репейного элемента 2„ (фиг.4г). При

t ) t2 сигнал на выходе 7 равен -А (фиг.4е) и сигнал на выходе интегра40 тора 5 (фиг.46) будет изменяться в

"отрицательном направлении,- пока не достигнет уровня -В2, при котором произойдет очередное срабатывание релейного элемента 21.

В дальнейшем при О (x(t) (х 1 в течение времени с 1(фиг.4г) в режиме автоколебаний будут работать интегратор 5 и репейный элемент

1 s .а репейные элементы 1 и 2г будут

50, 2э находиться в противоположных статических состояниях (фиг.4в и д).

В момент времени (фиг.4a)s когда x(t) p х,. репейный элемент 2

55 перейдет в статическое состояние -А (фиг.4г), а в режиме переключений окажется релейным элемент 2 2 (фиг.4д, t=t о2) .

1183988

При x(t) (О (фиг.5а) до момента времени t в режиме переключений находится релейный элемент 21 (фиг.5г). В момент времени t o когда x(t) I ) -х < l релейный элемент ? переходит в статическое состояние +А (фиг.5r), аналогичное состояние релейного элемента 2> (фиг.5д), а в режим автоколебаний включается релейный элемент 1 (фиг,5в). При этом амплитуда пилы" на выходе víтегратора 5 (фиг.5б) нормируется зоной +В„ .

Таким образом, асимметрия порогов переключения релейных элементов не сказывается на характеристике сигнала на Bblxojl,å 7, однако приводит к изменению алгоритма работы релейных элементов 1, 2„ и 2, которые теперь периодически в зависимости от знака и уровня сигнала на входе 6 находятся как в статическом, так и в автоколебательном режимах.

10 Такой режим работы в ряде случаев оказывается более предпочтительным с позиции надежности развертывающего усилителя в целом, так как позволяет распределить равномерно меж15 ду всеми релейными элементами число их включений, приходящихся на единицу времени .

I ) Я < Jb8 б

-8

-h

8 е д

Юию. Е

ck

А а

-8

-й

8g

-Фиг. 1

1)83988

Составитель 0.0траднов

Редактор П.Коссей Техред М.Надь Корректор Е.Рашко

Заказ 6273/50 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4