Широтно-импульсный модулятор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в телеметрических информационноизмерительных системах и системах автоматического регулирования. Целью изобретения является повышение точности . Указанная цель достигается введением ключей 13 и 14. Широтноимпульсный модулятор содержит также интегрир тощий сумматор 1 , компаратор 5, ключ 6, резисторы 8, 9, 10, 11, 12, конденсатор 7. Интегрир тощий сумматор 1 содержит операционный усилитель 2, ключ 4, конденсатор 3. Входной сигнал, пропорциональный текущему значению аргумента, поступает на шины 15, 16, 18, опорньй сигнал на шину 17, на шину 19 поступает пилообразное напряжение. Данный пгиротноимпульсный модулятор позволяет повысить скорость работы к,лючевых элементов и обеспечить реализацию нелинейр ного закона преобразования полиномом второй степени, позволяющей со (Л кратить диапазон номиналов проводимостей резисторов и уменьшить зависимость точности аппроксимации от точности задания номиналов резисторов. 1 ил. ьо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 03 К 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ в « .3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3821127/24-21 (22) 06.12.84 (46) 30.11.86, Бюл. N - 44 (72) Д.Г.Акопян, Г.Г.Барщевский, И,В.Герасимов, В. Г.Дубасов, А.Н.Евстигнеев, А,И.Исакеев и Е.В.Филиппов (53) 621.376.5(088.8) (56) Смолов В,Б,, Угрюмов E.Ï Времяимпульсные вычислительные устройства, М,: Радио и связь, 1983,рис. 225.

Авторское свидетельство СССР

У 731573, кл. Н 03 К 7/08, 1980. (54) ((HPOTHO-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в телеметрических информационноизмерительных системах и системах автоматического регулирования, Целью изобретения является повышение точности. Указанная цель достигается

„„SU„„1274141 А 1 введением ключей 13 и 14. 1(!иротноимпульсный модулятор содержит также интегрирующий сумматор 1, комгаратор

5, ключ 6, резисторы 8, 9, !О, 11, 12, конденсатор 7, Интегрирующий сумматор 1 содержит операционный усилитель 2, ключ 4, конденсатор 3. Входной сигнал, пропорциональный текущему значению аргумента, поступает на шины 15, 16, 18, опорный сигнал на шину 17, на шину 19 поступает пилообразное напряжение. Данный широтноимпульсный модулятор позволяет повысить скорость работы ключевых элементов и обеспечить реализацию нелинейного закона преобразования полиномом второй степени, позволяющей сократить диапазон номиналов проводимостей резисторов и уменьшить зависимость точности аппроксимации от точности задания номиналов резисторов, 1 ил.

1 12741 41

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова- л но в телеметрических информационно- н измерительных системах и системах 1 . автоматического регулирования . 5 т

Целью изобретения является иовы- с шение точности. р

На чертеже представлена функцио- п нальная схема устройства, н

Устройство содержит интегрирующий 10 г сумматор 1, выполненный на операци- 1 онном усилителе 2, конденсаторе 3 и в ключе 4, компаратор 5, первый ключ

6, конденсатор 7, резисторы с первого но пятый соответственно 8-12,вто- 15 рой 13 и третий 14 ключи, входные и шины устройства с первого по пятый м соответственно 15-18 и шина 19 пило- з образного напряжения и выходная ши- р на 20. 20 ц

Интегрирующий сумматор 1 выполнен л в виде операционного усилителя 2 с 1 конденсатором 3 в цепи отрицательной и обратной связи. Вход операционного п усилителя соединен с выходом ключа 25 в

4, а также через первый 8 и третий

10 резисторы соответственно с первой T

15 и третьей 17 шинами устройства. и

Выход операционного усилителя 2 под- и ключен к первому входу компаратора Зр в

5, второй вход которого соединен с и шиной 19 пилообразного напряжения. с

Выход компаратора 5 соединен с входа- у ми управления ключей 4 и 6, с инверсными входами управления второго 13

35 и третьего 14 ключей, а также с выходной шиной 20 устройства. Входная т шина 16 соединена через резистор 9 е с входом ключа 4, выходом ключа 14 и выводом резистора 12, другой вывод 4О с которого подключен к первому выводу т конденсатора 7 и через резистор 11 ч соединен с выходом ключей 6 и 13. 2

Второй вывод конденсатора 7, а такт же входы ключей 1,3 и 14 соединены с 5 и

45 общей шиной устройства, а входная шина 18 соединена с входом ключа 6.

Устройство работает следующим об- г разом, п

Входной сигнал 11, пропорциональох ный текущему значению аргумента,поступает на шины 15 16 и 18 устройства, опорный сигнал соответствующей полярности подается на шины 17, а на шину 19 поступает пилообразное напряжение с периодом Т.

Допустим, что входное напряжение отрицательно, а опорные напряжения на шинах 16-18 положительной поярности. пусть в исходном состояии ключи 4 и 6 разомкнуты, а ключи

3 и 14 замкнуты. Входной ток усилиеля 2 определяется разностью потоянньж токов, протекающих в неупавляемых цепях по шинам 15 и 17, ричем иэ условия динамического равовесия схемы ток по шине 17 опорноо напряжения превосходит ток в шине

5 модулирующего напряжения. При этом

ыходное напряжение усилителя 2 умень шится.

В начале периода Т пилообразного апряжения компаратор 5 срабатывает состояние ключей 4, 6, 13 и 14 изеняется на противоположное. В реультате входной ток усилителя 2, опеделенный токами по неуправляемым епям резисторов 8 и 10 и по управяемым цепям ключ 6, резисторы 11 и

2, ключ 4 и резистор 9, ключ 14, зменит свое направление на противооложное, что приводит к увеличению

ыходного напряжения усилителя 2 до ех пор> пока оно не станет равным екущему значению пилообразного наряжения, Срабатывает компаратор 5, ключи 4, 6, 13 и 14 возвращаются исходное состояние, формирование мпульса на выходной шине 20 устройтва заканчивается. Ток на входе силителя 2 изменяет свое направле-. ие на противоположное до начала ледующего периода и вновь задается еуправляемыми цепями через резисоры 8 и 10. Далее процесс повторятся, В установившемся режиме при дотаточно больших емкостях конденсаоров 3 и 7 среднее за период Т энаение напряжения на выходе усилителя определяется функциональной харакеристикой устройства. При этом выолняется равенство

=То+То+То (<) 9> 0>

sx де I =Б „С, — постоянный ток, проорциональный текущему значению аргумента; G, — проводимость первого

О) резистора 8; x =U - 0 8 — среднее о о значение тока, поступающего по шине

16 через резистор 9 с проводимостью

С и ключ 4; 8 — - относительная длительность выходного сигнала модуля<2L тора; Т =1.1 . à — постоянный ток, поступакщий на вход сумматора 2 по шине 17 через резистор 10 с проводимостью G ; I — среднее за период Т р) о

1274! 41.г 4

50 значение тока, поступающего на вход усилителя 1 по цепи: шина 18, ключ

6, резисторы 11 и 12, ключ 4, Зна(Э! чение I найдем из условия динамио ческого равновесия процесса разряда и заряда второго конденсатора 7:

Л Я =а Р, где ь Я вЂ” приращение

Р" 3 « уров я электрического заряда конденсатора 7 в процессе его разряда (ключи 13 и 14 замкнуты, ключ 6 ра- 10 зомкнут); д р- приращение уровня электрического заряда конденсатора

7 в процессе заряда (ключи 13 и !4 разомкнуты, ключ 6 замкнут). Токи заряда и разряда равны: I =(U -U )Г—

ЪаЕ о с

U G; I =Ue (G< +G ), rye U — среднее значейие напряжения на конденсаторе 7; 0, G — проводимости резисторов 1! и 12. При условии динамического равенства заряда 20 (U Q„,--V,(G +G ) 8 =V, (G +G )(1-e), (ъ) Q Q отсюда I —— U G 6=U --"-- 9

ex c з о

4 «5

Из равенства токов на входе усили25 теля после преобразований получаем окончательно что соответствует полиному второго порядка (.в общем случае со знакопеременными коэффициентами) вида

Р (а.,О) =а +а,В+а, e

В качестве примера нелинейного широтно-импульсного модулятора в таблице коэффициентов аппроксимации для функций, реализованных данным модулятором, приведены значения коэффициентов полинома второго порядка для некоторых элементарных функций и их суперпозиций, полученные авторами с помощью алгоритма чебышевского приближения непрерывных функций рациональными. Приведенная погрешность аппроксимации в диапазоне

l0x1) определяется.„,1 (О) -Р, (a,à )!

F макс где r(O) — функция преобразования;

F - максимальное значение функичк< ции Г(О), В случае, когда коэффициенты алпрок симации одно го знака, можно изменить порядок подключения входного и опорного напряжений и получить функциональную характеристику в виде дробнорационалъной функции второго порядка с комплексно-сопряженными полюсами, Например, если

U (отрицательной полярности).подается на шины 17-18, а опорное напряжение (положительное) поступает на шину 15 устройства, то после преобразований аналогичных приведенным получаем

v=v(1 ех î Q G 1 G . С

- + 26+ . Л йg

G, G, G С+С

В соответствии с таблицей данное включение U u Uon реализует аппрок-в 1 симацию функций е и --, Функциональная характеристика устройства определяется как обратная функция по отношению найденным, т,е.

В=1 (1,„) °

Повышение точности нелинейной широтно-импульсной модуляции достигается путем снижения методической погрешности (погрешности аппроксимации нелинейного закона преобразования) при воспроизведении комплексно-. сопряженных полюсов функциональной характеристики, а также за счет снижения инструментальной погрешности, связанной с меньшим разбросом номиналов проводимостей резисторов и снижением чувствительности цепей к отклонениям параметров отдельных элементов, а также эа счет реализации управления коммутирующими элементами.

Формула изобретения

Широтно-импульсный модулятор, содержащий интегрирующий сумматор,вы,полненный в виде операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи и ключа, соединенного выходом с входом операционного усилителя, выход которого является выходом интегрирующего сумматора и соединен с первым входом компаратора, управляющий вход ключа является управляющим входом интегрирующего сумматора и соединен с выходом компаратора, информационный вход ключа является вторым входом интегрирующего сумматора, первый и третий входы которого соединены с входом операционного усилителя, первый, второй и третий входы интегрирующего суммато41

Составитель С,Телелюхин

Редактор Э.Слиган Техред П.Олейник Корректор О.Луговая

Заказ 6489/57

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 12741 ра соответственно через первый, второй и третий резисторы соединены с первой, второй и третьей входными

\ шинами, второй вход компаратора подсоединен к шине пилообразного напряжения, а выход — к управляющему входу первого ключа, информационный вход которого подключен к четвертой входной шине, а выход — к первому выводу четвертого резистора, второй 1О вывод которого соединен с первым выводом.пятого резистора непосредственно, а с общей шиной через конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй и третий ключи, информационные входы которых соединены с общей шиной, а выходы подключены соответственно к выходу первого ключа ик объединеннымвторому выводу пятого резистора и второму входу интегрирующего сумматора, при этом инверсные управляющие входы второго и третьего ключей соединены с выходом компаратора.