Многозонный развертывающий преобразователь

 

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение надежности работы. Многозонный развертывающий преобразователь содержит первый, второй и третий сумматоры 1, 2 и 3, интегратор 4, нечетное число релейных блоков 5i,...,5n, дифференцирующие элементы 6|,...6п, демодуляторы 7,...7п, суммирующий счетчик 8, дешифратор нулевого состояния суммирующего счетчика 9, кольцевой счетчик 10, блок нагрузки 13. Развертывающий преобразователь работает в автоколебательном режиме, на выходе 12 формируется периодический сигнал прямоугольной формы с щиротно-импульсной модуляцией, среднее значение которого пропорционально сигналу на входе 11, причем в работе участвуют поочередно и последовательно во времени все релейные блоки 5i,...,5« что повышает надежность работы развертывающего преобразователя. 7 ил. « (Л й/г/ со оо О5 О со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 G 06 G 7 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Риг 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4046384/24-24 (22) 01.04.86 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Л. И. Цытович (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 924718, кл. G 06 G 7/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1206816, кл. G 06 G 7/12, 1984. (54) МНОГОЗОННЬ1A РАЗВЕРТЬ1ВАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является ловы„„SU„„1336039 А 1 шение надежности работы. Многозонный развертывающий преобразователь содержит первый, второй и третий сумматоры 1, 2 и 3, интегратор 4, нечетное число релейных блоков 5ь...,5n, дифференцирующие элементы 6,...6n, демодуляторы 71,...7„, суммирующий счетчик 8, дешифратор нулевого состояния суммирующего счетчика 9, кольцевой счетчик 10, блок нагрузки 13. Развертывающий преобразователь работает в автоколебательном режиме, на выходе 12 формируется периодический сигнал прямоугольной формы с широтно-импульсной модуляцией, среднее значение которого пропорционально сигналу на входе 11, причем в работе участвуют поочередно и последовательно во времени все релейные блоки 5i,...,5„что новы- ф шает надежность работы развертывающего преобразователя. 7 ил.

1336039

10

Y» I (! ) — Y ез (t ) YBi (t) — Уез(!) уеых (!) уе (!) Qi, Q,Яз

Yn (!) 1

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

Цель изобретения — повышение надежности работы за счет обеспечения равномерности переключений релейных блоков.

На фиг. 1 приведена функциональная схема многозонного развертывающего преобразователя; на фиг. 2 — вариант выполнения релейного блока; на фиг. 3 — 7 — временные диаграммы сигналов.

Преобразователь содержит первый, второй и третий сумматоры 1 — 3, интегратор 4, релейные блоки 5i, 5з, 5з,..., 5„, дифференцирующие элементы 6i, бе, 6з.. .,6„, демодуляторы 7i, 7е, 7з,...,7„, суммирующий счетчик

8, дешифратор нулевого состояния суммирующего счетчика 9, кольцевой счетчик 10, вход 11, выход 12, блок 13 нагрузки, катушки 4ь..,14п индуктивности, ключи 15i,..., 15„, первая и вторая шины 16 и 17 питания блока нагрузки, первый, второй, третий и четвертый масштабные резисторы 8 — 21, токоограничительный резистор 22, ключ 23, выполненный на полевом транзисторе, операционный усилитель 24, информационный вход 25, вход 26 регулировки порога, выход 27, шина 28 нулевого потенциала.

На фиг. 3 — 7 обозначены:

x(t) — сигнал на входе 11;

Y„(t) — выходной сигнал интегратора 4;

Ур (t) — — Y (t) — сигналы на выходе релейных блоков 5i,...,5з соответственно; — выходные сигналы дифференцирующих элементов 6i,...,áç, — выходные сигналы демо3$.tlBTOpOB 71, 7з, — сигнал на выходе 12; — выходной сигнал третьего сумматора 3; — выходные сигналы суммирующего счетчика 8; — сигнал на выходе дешифратора нулевого состояния суммирующего счетчика 9;

Y (t), Y (t), Y;<(t) —.выходные сигналы кольцевого счетчика 10;

CY = +- Во — «свободный» уровень порогов переключения релейных блоков 5i,...,5„; B, +-В, +-Âç пороги переключения релейных блоков 5i,...,5з соответственно.

Сумматоры 1 — 3 имеют единичный коэффициент передачи.

Релейные блоки 5ь...,5. имеют симметричную относительно нуля неинвертирующую петлю гистерезиса. Уровень сигналов на входах регулировки порога 26 определяет

2 величину порогов переключения релейных блоков 5,...,5„.

При разомкнутом ключе 23 величина порогов переключения определяется соотношением масштабных резисторов 18 — 20 для всех релейных блоков составляет величину Во.

Величина сопротивления масштабного резистора 21 по мере увеличения числа релейных блоков уменьшается, поэтому при замкнутом состоянии ключа 23 пороги переключения релейных блоков 5i,...,5„удовлетворит соотношению (в, а I â, I (!вз I а,...,< I в. 1 причем Во (((В

Э.,)ементы 61+6 имеют передаточную функTiP цию вида W(P) = -Г Р+1 °

Постоянная времени дифференцирующих элементов 6i,...,б. выбирается такой, чтобы обеспечить формирование на их выходе импульсов малой длительности (фиг. 5б) синхронно с моментом изменения знака сигнала на выходе соответствующего релейного блока 5i,...,5„(фиг. 5а).

Демодуляторы 7i,...,7„служат для выпрямления выходных импульсов дифференцирующих элементов 6i,...,б„(фиг. 5в).

Суммирующий счетчик 8 (например, нереверсивный двоичный, работающий в режиме суммирования) преобразует выходные импульсы третьего сумматора 3 в двоичный код (фиг. 3, в дальнейшем ограничиваются тремя разрядами суммирующего счетчика 8).

Дешифратор 9 нулевого состояния сумимирующего счетчика в простейшем случае представляет собой элемент m И вЂ” HE, где гп — число разрядов суммирующего счетчика 8, и формирует на выходе сигнал «Лог.

«!» при возврате счетчика 8 в состояние @i=

=Яз= ....= Q„,= О (фиг. 3).

Кольцевой счетчик 10 осуществляет преобразование числа импульсов на информационном входе в кольцевой код, когда сигнал «Лог. «0» последовательно переходит из предыдущего в последующие разряды, а число лог. «1» в счетчике равйо и — 1 (фиг. 4) .

При наличии сигнала «Лог. «О» на входе регулировки порога порог переключения релейного блока становится минимальным.

Принцип работы развертывающего преобразователя следующий.

Ограничимся рассмотрением п=3, считая, что выходные сигналы релейных блоков 5ь...,5> изменяются в пределах +-A/ï=

=+-À/3, а максимальный сигнал на выходе

12 равен -А. Полагаем, что в момент времени t= О сигналы на выходе релейных блоков 5,...,5з равны А/3 (фиг. 5д,е,ж). Под действием сигнала с выхода !2 (фиг. 5з) сигнал на выходе интегратора 4 нарастает в отрицательном направлении и влечет за со133603О

Формула изобретения

55 (5) 3 бой последовательное переключение релейных блоков 5i, 5 (фиг. 5 г, д, е). В результате меняется полярность напряжения на выходе 12 (фиг. 5 г, д, е). В результате меняется полярность напряжения на выходе

12 (фиг. 5 з) и сигнал в на выходе интегратора 4 нарастает в положительном направлении до момента времени срабатывания релейного блока 5i (фиг. 5 г, д). На этом переходной процесс заканчивается, релейный блок 51 находится в режиме переключений, а релейные блоки 52, 5з — в статических и противоположных по знаку состояниях (фиг. 5 г — ж). Среднее за период автоколебаний значение импульсов на выходе 12 равно нулю (фиг. 5 з).

Наличие сигнала на входе 11 (фиг. 5 г) удовлетворяющего условию

I X(t) < (А/3 I (2) приводит к изменению производной выходного сигнала интегратора 4. В один из «полупериодов» автоколебаний темп изменения выходного напряжения интегратора 4 определяется суммой сигналов на входах первого сумматора 1, а в другой полупериод зависит от разности этих сигналов (фиг. 5 г, з).

В результате постоянная составляющая импульсов на выходе 12 достигает величины, пропорциональной уровню входного воздействия.

В момент времени ti (фиг. 6 а), когда

I х(1) I o I " 3 I (3) под действием выходного сигнала интегратора 4 (фиг. 6 б) происходит переориентация релейного блока 52 (фиг. 0 о, г, момент времени tg) в состояние, аналогичное состоянию релейного блока 5з (фиг. 6 д), и происходит переход во вторую модуляционную зону (фиг. 6 е) .

В дальнейшем по мере роста сигнала на входе 11 (фиг. 6 а) увеличивается скважность импульсов на выходе релейного блока 51 (фиг. 6 б, в), что приводит к соответствующему изменению длительности импульсов на выходе 12 (фиг. 6 е) и росту полезной составляющей этого сигнала.

Рассмотрим работу с учетом введенных блоков.

Параметры релейных блоков 5i,...,5З подобраны так, что при нулевом значении сигнала на входах регулировки порога величина порогов переключения составляет ÂO, а при наличии сигнала «Лог. «1», когда ключ

23 замкнут (фиг. 2), выполняется условие В1 < I В I < Вз (4) причем

1Вп <)В, (, Считаем, что в момент времени 1п (фиг. 7а) сигнал на входе регулировки порога (фиг. 7 к) равен нулю, и порог переключения +В1 релейного блока 51 занимает свободный уровень СУ= Во (фиг. 7 а), что приводит к выполнению соотношения (В, < В < Вз (.

t5

В этом случае в режиме автоколебаний находится релейный блок 5 (фиг. 7 б), а релейные блоки 5 (фиг. 7 в) и 5п (фиг. 7 г) функционируют в статическом состоянии.

Суммирующий счетчик 8 осуществляет счет импульсов с выхода третьего сумматора 3 (фиг. 7 з), которые формируются с помощью дифференцирующего элемента 6 и демодулятора 7i (фиг. 7 д).

При формировании в суммирующем счетчике 8 числа 000 на выходе дешифратора 9 формируется счетный импульс и сигнал «Лог.

«О» переходит во второй разряд кольцевого счетчика 10 (фиг. 7 .п). В этом случае порог переключения релейного блока 5 занимает исходный уровень, а порог срабатывания релейного блока 5 становится минимальным, т.е. выполняется усповие (фиг. 7 а)

i 13 I < l i l < l I. (6)

При этом релейный блок 5i переходит в статическое состояние (фиг. 7 б), а релейный блок 52 входит в режим автоколебаний (фиг. 7в), обеспечивая тем самым формирование импульсного потока на выходе

12 (фиг. 7 н). Счет числа переключений релейного блока 5 осуществляется по соответствующей цепи, подключенной к входу третьего сумматора 3 (фиг. 7 е, з). В момент времени tz, когда суммирующий счетчик 8 возвращается в исходное нулевос состояние, на выходе дешифратора 9 формируется сигнал переноса лог. «О» в третий разряд кольцевого счетчика 10 (фиг. 7 и,л, м), и пороги переключения релейного блока 5з занимают свободный уровень СУ (фиг. 7 а), а пороги срабатывания релейного блока 5 занимают исходное состояние. При этом выполняется условие (В,,(<)В, < В ((7) и в режиме автоколебаний оказывается р»лейный элемент 5з (фиг. 7 г, ж, з, н).

После переполнения суммирующего счетчика 8, начиная с момента времени (фиг. 7 и, м), рассмотренный процесс повторяется.

Таким образом, в развертывающем преобразователе реализуется эстафетный принцип работы релейных блоков 5,...,5„, когда число их переключений распределяется равномерно во времени, обеспечивая тем самым повышение надежности за счет равномерного распределения потерь мощности меж ду ними.

Многозонный развертывающий преобразователь, содержащий соединенные последовательно первый сумматор и интегратор, к выходу интегратора подключены информационные входы и релейных блоков (где и —нечетное число), выход каждого из релейных блоков соединен с соответствующим входом второго сумматора, выход которого яв1336039 ляется выходом многозонного развертывающего преобразователя, входом которого является первый вход первого сумматора, к второму входу которого подключен выход второго сумматора, блок нагрузки, выполненный в виде и катушек индуктивности и и ключей, первые выводы катушек индуктивности подключены к первой шине питания блока нагрузки, второй вывод каждой катушки индуктивности соединен с первым выводом соответствующего ключа, вторые выводы ключей подключены к второй шине питания блока нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем обеспечения равномерности переключений релейных блоков, в него введены соединенные последовательно суммирующий счетчик и дешифратор нулевого состояния суммирующего счетчика, а также кольцевой счетчик, третий сумматор, и цепей, каждая из которых состоит из соединенных последовательно дифференцирующего элемента и демодулятора, причем к выходу каждого из релейных блоков подключен вход соответствующего дифференцирующего элемента, выход каждого демодулятора соединен с соответствующим входом третьего сумматора, выход которого подключен к информационному входу суммирующего счетчика, выход дешифратора нулевого состояния суммирующего счетчика соединен с информационным входом кольцевого счетчика, выходы разрядов которого подключены к входам регулировки порога соответствующих релейных блоков, выход каждого из которых соединен с управляющим входом соответствующего ключа блока нагрузки. го

1336039

g(t)

Ь ® и 2

0 г о д 0 е о ж о

1336039

0з

02

0, Ю 0

-0

-вг

-0, г 0

Е 0 иг

8 8 су а

-cy

Ю 0 г D

Е 0

0 з 0 и 0

«0

«0

Составитель О. Отраднов

Редактор С. Патрушева Техред И. Верес Корректор И.Муска

3а к аз 3805/46 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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