Развертывающий преобразователь

 

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности работы. Развертьшающий преобразователь содержит первый и второй сумматоры 1 и 2, интегратор 13, нечетное число релейных элементов 4 ,4 ,4 j,... , генератор тактовых импульсов 5, счетчик Джонсона 6. Развертьшающий преобразователь работает в автоколебательном режиме с широтно-импульсным преобразованием сигнала. 6 ил. (Л с ро со to со со О5 Фиг.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д11 4 С 06 С 7/!2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4 01 9840/24-24 (22) 10.02.86 (46) 23.08.87.Бюл. 9 31 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) Л.И. 11ытович (53) 681 .335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 656042, кл. С 06 С 7/12, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1183988, кл. G 06 G 7/12, 1984. (54) РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-им„„SU„„1332336 А 1 пульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности работы. Развертывающий преобразователь содержит первый и второй сумматоры 1 и 2, интегратор 13,нечетное число релейных элементов 4„,4»4 ».-., генератор тактовых импульсов 5, счетчик Джонсона 6. Развертывающий преобразователь работает в автоколебательном режиме с широтно-импульсным преобразованием сигнала.

6 ил.

36 2 релейных элементов 4 — 4„ удовлетворяют условию

13323

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналого- ) В„ < 1В I» ... < I+ В .(1) вых вычислительных машинах.

Целью изобретения является повышение точности работы.

На фиг.1 изображена функциональная схема развертывающего преобразователя; на фиг.2 — релейный элемент; на фиг.3 — 6 — временные диаграммы сигналов.

На фиг.1 и 2 обозначены первый и второй сумматоры 1 и 2, интегратор 3, релейные элементы 4,,4

4, генератор 5 тактовых импульсов, и счетчик Джонсона 6, вход 7 и выход

-8, шина 9 нулевого потенциала, первый масштабный резистор 10,.первый токоограничительный резистор 11, резистор 12 нагрузки, первый резистор .13 смещения, второй 14 и третий

15 масштабные резисторы, второй резистор 16 смещения, ключевой транзистор 17, операционный усилитель

18, информационный вход 19, управляющий вход 20, выход 21.

На фиг.3 — 6 обозначены сигналы: у (й) - на выходе генератора 5 так2 тового импульса; у „(t),yг«. ),y ь() на выходах разрядов счетчика Джонсона 6, x(t) — на входе 7, у () на выходе. инт ег ра тора 3, у (t ) - на

ВЫЕМ выходе 8 и выходные сигналы у (t) 35 у (t) у (t) релейных элементов.

Развертывающий преобразователь работает следующим образом. Первый 1 и второй 2 сумматоры имеют единичный коэффициент передачи. 40

Генератор 5 тактовых импульсов формирует импульсы малой длительности и положительной полярности с заданным периодом следования (фиг.2,а).

В дальнейшем рассматриваем работу при n=3, тогда счетчик 6 имеет два разряда, а реализация последнего ре10 лейного элемента предполагает отсутствие управляющего входа.

При нулевом значении выходного сигнала счетчика 6 выполняется условие

)+В„I С)-В21 < I+ В !. (2) Наличие сигнала логической "1" на входе первого релейного элемента

4„ приводит к выполнению условия

20 ) +Â ) i I+ В i () + В„) . (3) При одновременном воздействии сиг-. налов логической "1" на управляющих входах первого и второго релейных элементов 41 и 42 обеспечивается соотношение (+В,l< )+81 < I+ В,I

Синхронно с моментом времени формирования сигнала на выходе генератора 5 происходит последовательная запись сигнала логической "1" в каждый разряд счетчика 6 (фиг ° 2,б,в,г ). 50

Затеи с приходом четвертого тактового импульса во все разряды записывается сигнал логического "0".

Релейные элементы 4„- 4„ имеют симметричные относительно нуля поро-: 55 ги переключения 2В . и неинвертирую1 щую петлю гистерезиса.

При нулевом уровне сигнала на управляющих входах пороги переключения

При нулевом значении сигнала на управляющем входе 20 (фиг,2) ключевой транзистор 17 на входе закрыт и пороги переключения релейного элемента определяются соотношением резисторов 10 14 и 15

Наличие сигнала логической "1" переводит ключевой транзистор 17 в открытое состояние. При этом коэффициент передачи делителя 10 и 12 по отношению к выходному сигналу интегратора 3 меньше единицы, что эквивалентно увеличению порогов срабатывания релейного элемента.

Предположим, что выходные сигналы первого, второго и третьего .релейных элементов 4„ 42 и 4 > меняются в пределах 2 А/3, где А — амплитуда выходного сигнала, а пороги переключения удовлетворяют условию (2 ).

Рассмотрим работу при отсутствии генератора 5 и счетчика 6.

При нулевом уровне сигнала на входе 7 в момент времени включения начинается процесс ориентации релейных элементов„ в результате которого второй и третий релейные элементы

4 и 4 переключаются в противоположные состояния (фиг.4.г,д), а в тракте первый сумматор 1 — интегратор 3 — первый релейный элемент 4„

13323

35 возникает режим устойчивых автоколебаний с частотно-широтно-импульсной модуляцией.

При изменении входного сигнала в диапазоне (фиг.4,а,t (t,) О (x(t) (4l- А/31 сигнал на выходе 8 находится в первой модуляционной зоне (фиг.4,г), ограниченной диапазоном

+А/3 . 10

В момент времени t > t„, когда х(t) ) I — А/31, (фиг.4,а) выходной сигнал интегратора 3 (фиг.4,б) переориентирует второй релейный элемент 4 (фиг.4,r, t=t ) в состояние 15

А/3, что влечет за собой дискретное увеличение амплитуды выходного сигнала до уровня А (фиг.4,r). Этого оказывается достаточно для возникно.вения в контуре устойчивых автоколе- 2р баний, когда выходной сигнал переходит во вторую модуляционную зону.

В один из "полуциклов" развертывающего преобразования скорость изменения выходного сигнала интегратора 3 25 зависит от разности сигналов на входе первого сумматора 1, а в последующем "полуцикле" преобразования определяется суммой сигналов на входах первого сумматора 1. В ре- 30 зультате полезная составляющая импульсного потока на выходе 8 устанав. ливается пропорциональной уровню сигнала на входе 7.

Рассмотрим работу -при наличии генератора 5 и счетчика 6.

Считаем, что величина сигнала на входе 7 соответствует первой модуляционной зоне (фиг.5,д).

В момент времени t на выходе 40 генератора 5 формируется первый тактовый импульс, под действием которого первый разряд счетчика 6 переходит.в состояние логической "1" (фиг.5,в), и устанавливается соотно- 45 шение порогов переключения первого, второго и третьего релейных элементов 4„ 4 и 4z, соответствующее условию (3) (фиг.5,а) . Тогда в момент времени t третий релейный элемент 50

4 ориентируется в "положительное" состояние (фиг.5,а,s), а начиная с момента времени t возникает режим устойчивых автоколебаний в контуре первой сумматор 1 — интегратор 3— второй релейный элемент, 4 — второй сумматор 2 (фиг.5,a,æ,ï ). При этом первый 4 „ второй 4 релейные элементы находятся в противоположных

36

4 по выходу состояниях (фиг.5,з),что обеспечивает взаимную компенсацию их выходных сигналов. Полоса пропускания составляет примерно 10Х от частоты автоколебаний при нулевом сигнале на входе 7. Ввиду того, что до момента t частота автоколебаний

1 определялась уровнями + В1, а начиная с момента времени t 7 t„ - порогами переключения + В I I+8,1, то появление сигнала логической "1" на управляющем входе первого рельефного элемента 4, влечет за собой уменьшение полосы равномерного пропускания.

В момент времени и (фиг.5,б) сигнал логической "1" формируется на выходе второго разряда счетчика 6 (фиг.5,r) и пороги переключения релейных элементов 4„- 4 удовлетворяют условию (4) (фиг .5,à) .

B результате частота автоколебаний падает и полоса пропускания еще более ограничивается (фиг.5,а,э,и)..

В данном случае в режиме автоколебаний находится третий релейный элемент 4, а первый и второй релейные элемейты 4 и 4 формируют на

1 выходе постоянные сйгналы противоположной полярности (фиг.5,е,ж).

В момент времени t< (фиг.5,б ) счетчик 6 переходит в нулевое состояние (фиг.5, в,r), а пороги переключения релейных элементов 4, — 4З удовлетворяют условию (2). Начйная с момента времени t, (фиг.5,и,е) режим устойчивых автоколебаний вновь возникает в тракте первый сумматор

1 — интегратор 3 — первый релейный элемент 4 — второй сумматор 2. f

В дальнейшем процесс повторяется.

Таким образом, с помощью тактовых импульсов можно дискретно изменить полосу пропускания. Для перехода иэ одного частотного диапазона в другой, например. из первого (t 4 tq) в третий ((t c t ) (фиг.5,a,б ), интервал следования между двумя соседними тактовыми импульсами должен быть меньше минимального "полуцикла" развертывающего преобразования при максимальной частоте автоколебаний. Дискретность регулирования полосы пропускания определяется числом релейных элементов.

Рассмотрим диаграммы.сигналов, которые соответствуют режиму работы во второй модуляционной зоне (фиг.6).

13323

В момент времени й, (фиг.б,б ) пороговый уровень В становится максимальным (по модулю) и второй релейный элемент 4 входит в режим одинаковых состояний А/3.

В интервале t<- t (фиг.б,а,б) а полоса пропускания зависит от величины порогов переключения + В . В момент времени t подается команда íà ð к переход в третий частотный диапазон (фиг.б,б). Однако в этот момент времени второй релейный элемент 4 (фиг.б,r) находится в состояний

-А/3. Это требует его переориентации 16 в противоположное состояние, что и происходит в момент времени t (фиг.б,г),после которого в режим ав-токолебаний входит третий релейный элемент 4 (фиг.б,а,д.е), 20

Начиная с маме н та времени (фиг.6,а,б ) восстанавливаются первоначальные условия и полоса пропускания определяется порогами переключения +В, первого релейного элемен- 25 та 4„.

В развертывающем преобразователе управляющее. воздействие вводится во внутренний контур автокслебательной

36

6 системы, что приводит к повышению точности работы.

Формула изобретения

Разв ертыв ающий прео бр аз ов атель, содержащий соединенные последовательно первый сумматор и интегратор, выход которого подключен к информационным входам п релейных элементов (n - нечетное .число), выходы которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого является выходом развертывающего преобразователя и соединен с первым входом первого сумматора, второй . вход которого является выходом раз--"

Г вертывающего преобразователя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены генератор тактовых импульсов и и-1-разрядный счетчик

Джонсона, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика Джонсона, выходы разрядов которого соединены с управляющими входами соответствующих релейных элементов„ кроме и"го.

1332336 иг.

1332336

1

Ф

1 г д

В

82 в

4 0

-В1

-h

3

0 г о д

Составитель О ° Отраднов

Редактор И.Лазаренко Техред Л.Сердюкова Корректор 8.Гирняк

Заказ 3834/45 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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