Элемент с управляемой проводимостью

 

Изобре1ение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в устройствах предварительной обработки измерительной информации. Цель изобретения-- повышение точности работы элемента при управлении средним значением проводимости по множительно-квадратичному закону. Поскольку сглаживающие конденсаторы в данном элементе имеют достаточно большие емкости, то пульсацией напряжения на них в сравнении с уровнем входного напряжения элемента можно пренебречь, а.следовательно , импульсно-управляемые резисторы можно считать развязанными по переменному току, что позволяет в установившемся режиме рассматривать только средние значения проводимостей импульсно-управляемых рес зисторов, а также средние значения напряжений на сглаживающих конденсаторах . Изобретение дополнительное к авт.св. № 115993. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (И) А2 (51) 4 С 06 С 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(61) 1151993 (21) 3825473/24-24 (22) 10. 12. 84 (46) 30.10.86. Бюл. № 40 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (72) И.В. Герасимов (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1151993, кл. G 06 G 7/12, 1983. (54) ЭЛЕМЕНТ С УПРАВЛЯЕМОЙ ПРОВОДИМОСТЫО (57) Изобре ение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в устройствах предварительной обработки измерительной информации. Цель изобретения — повы- шение точности работы элемента при управлении средним значением проводимости по множительно-квадратичному закону. Поскольку сглаживающие конденсаторы в данном элементе имеют достаточно большие емкости, то пульсацией напряжения на них в сравнении с уровнем входного напряжения элемента можно пренебречь, а следовательно, импульсно-управляемые резисторы можно считать "развязанными" по переменному току, что позволяет в установившемся режиме рассматривать только средние значения проводимостей импульсно-управляемых резисторов, а также средние значения напряжений на сглаживающих конденсаторах. Изобретение дополнительное к авт.св. Ф 115993. 1 ил.

1267438

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в устройствах предварительной обработки измерительной информации.

Целью изобретения является повышение .точности работы элемента при управлении средним значением проводимости по множительно-квадратичному закону.

На чертеже изображена функциональная схема элемента с управляемой проводимостью.

Элемент с управляемой провоцимостью содержит четыре импульсноуправляемых резистора 1-4, которые выполнены в виде последователь;но соединенных ключа 5 и резистора 6, первый 7 и второй 8 инверторы, три сглаживающих конденсатора 9-11, два повторителя 12 и 13 напряжения., ключ 14, первый 15 и второй 16 управляющие входы>информационный вход

17 и выход 18.

Элемент с управляемой проводимо- стью работает следующим образом.

С управляющего входа 15 на вход инвертора 7 и управляющий вход импульсно-управляемого резистора 1 поступает первый сигнал-сомножитель в виде широтно-импульсного сигнала (ШИМ-сигнала с относительной длительностью Я, = /Т). Ключ 5 импульсно-управляемого резистора 1 замкнут в течение промежутка времени, и разомкнут в течение промежутка времени Т-с,. Ключ 14 изменяет свое состояние так, что в течение промежутка времени Т-с он замкнут, а в течение промежутка времени разомкнут, т.е. ключи 5 и 14 работают в противофазе. Аналогично работают ключи 5 импульсно-управляемых резисторов 2 и 4, на управляющие входы которых поступает с входа 16 второй сигнал-сомножитель в виде

ШИМ-сигнала с относительной длительностью 8 = ь /Т. На управляют щий вход ключа 5 третьего импульсноуправляемого резистора поступает

IIIHM .H Hé 8

При рассмотрении работы предла,гаемого элемента с управляемой передаточной проводимостью предполагается, что сглаживающие конденсаторы

9-11 имеют достаточно большие емкос ти, так что пульсациями напряжения

U -Uy

20 где I — среднее значение тока, поступающего во внешнюю цепь со стороны выходного зажима 18 элемента

U — напряжение на входном зажиме 17 элемента

U — напряжение на выходном заР жиме 18 элемента.

Среднее .значение тока I равно

30 (-" 7

?„ + Х, среднее значение тока,поступающего во внешнюю цепь элемента с управляемой проводимостью со стороны импульсно-управляемого резистора 2, — среднее значение тока,поступающего во внешнюю цепь элемента с управляемой проводимостью со стороны импульсно-управляемого резистора 4. нее значение первой составвыходного тока равно где I

40

Сред ляющей — (У вЂ” Ц ) Сб 9 (3) 50 где U

6 выходное на.пряжение повторителя 12, которое при единичном коэффициенте передачи равно напряжению на конденсаторе 9; проводимость резистора 6 импульсно-управляемого ре" зистора 2.

55 (2)

С б на них в сравнении с уровнем входного напряжения элемента, поступающего на информационный вход 17, можно пренебречь. Благодаря такому предпопожению в пределах практически допустимой погрешности функционирования элемента импульсно-управляемые резисторы 1-4 можно считать "развязанными" IIO переменному току. Это

10 обстоятельство позволяет в установившемся режиме рассматривать только средние значения их проводимостей, а также средние значения напряжений на сглаживающих конденсаторах 9-11.

t5 Значение передаточной проводимости элемента в среднем за период

Т повторения управляющих ШИМ-сигналов определяется выражением

1267438 (4) 14а 4 акр 7

, = jub-ж, „)),", (10)

15 где U — среднее значение напряже(ъ) ния на конденсаторе 11

С вЂ” проводимость резистора 6 импульсно-управляемого резистора 3.

Ток разряда равен д П9) С6 (5) 20 (4)

)-), где

? 9 ) = (U9-Ug) с6. (6)

При G = С получим б (13) v„= (v,-у,) в, Ь 9 (а Р В(() 35

Иэ выражения (3) с учетом (7) следует, что первая составляющая выходного тока элемента с управляемой передаточной проводимостью равна 40

v„, = (v,-v<) в, в,, (14) (8) Вторую составляющую Z b)7(a Ho a 45 тока элемента найдем из следующих соображений. Условием динамического равновесия процесса переэаряда конденсатора 11 является уравнение

z = -U„с," (1- 8) 50 (9) 409ар где 4Q (Ра 7 приращение заряда конденсатора 11 в процессе его заряда 55 потери заряда конденсатора 11 в процессе его разряда.

dQ Ра9Р

g =GQ,8

Среднее значение напряжения на конденсаторе 9 найдем иэ условия динамического равновесия процесса его перезаряда где Q — приращение заряда конденсатора 9 в процессе

его заряда

bQ — потеря заряда конденсатора 9 в процессе его разряда.

Конденсатор 9 заряжается при замкнутом ключе 5 и разомкнутом ключе

14, а разряжается при противоположных упомянутых состояниях ключей 5 и 14. Ток заряда равен

U — среднее значение напряже9 ния на конденсаторе 9; (1)

G - проводимость резистора 6

6 импульсно-управляемого резистора 1.

Ток разряда равен

Из уравнения (3) с учетом выражений (5) и (6) найдем, что

z, = (U,-п,) с,"В,В, Конденсатор 11 заряжается в течение промежутка времени 7 на очередном периоде Т повторения прямоугольных импульсов ШИН-сигнала 9 когда ключ 5 импульсно-управляемого резистора 3 разомкнут, а ключ 5 импульсно-управляемого резистора 4 замкнут. Конденсатор 11 разряжается при противоположных упомянутых состояниях ключей 5 импульсно-управляемых резисторов 3 и 4. Ток заряда равен

Т а (11) (4) где G — проводимость резистора 6 б импульсно-управляемого резистора 4.

Уравнение баланса (9) с учетом выражений (10) и (1 1) принимает вид

ЕПЬ (П +П )) Св г = П«Сg"(T-,).(12) Принимая во внимание выражение (7), из выражения (13) получим

Тогда среднее значение тока Zz, поступающего на внешнюю цепь элемента с управляемой проводимостью со стороны импульсно-управляемого резистора 4, будет равно

= — (U -U ) G В, g,(1 — В,) (15) Тогда из выражения (4) с учетом выражений (10) и (15) при условии

Ц) (З) Г4) С получим

? = (() -Ug) С 6 6 или согласно выражению (1) 267438

17

Составитель H. Фирсов

Редактор Н. Слободяник Техред И.Попович Корректор С. Шекмар

Заказ 5779/49

Тираж 671 Подпиное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4, S 1

Формула изобретения

Элемент с управляемой проводимостью по авт.св. 8 115 1993 о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности работы при управлении средним значением проводимости элемента, в него введены второй инвертор, третий сглаживаю, щий конденсатор и последовательно соединенные третий и четвертый импульсно-управляемые резисторы, общий вывод которых подключен к выходу второго повторителя, а свободные выводы подключены соответственно к выходу первого повторителя и входу второго повторителя, общий вывод ключа и масштабного резистора третьего импульсно-управляемого резистора через третий сгпаживающий конденсатор соединен с общим выводом ключа и масштабного резистора четвертого импульсно-управляемого резистора, управляющий вход четвертого импульс10 но-управляемого резистора подключен к второму управляющему входу элемента и через второй инвертор к управляющему входу третьего импульсноуправляемого резистора.