Развертывающий преобразователь

 

Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в режиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности работы. Развертывающий преобразова- . тель содержит разделительный транс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 G 06 G 7 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ я 1 фиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4096698/24-24 ,(22) 25.07.86 (46) 23.01.88. Бюл. М 3 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Л.И.Цытович (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 698004, кл. G 06 G 7/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1310847, кл. G 06 G 7/12, 28,01.86. (54) РАЗВЕРТЫВАИЩИЙ 1(РЕОВРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в режиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности работы. Развертывающий преобразова- . тель содержит разделительный транс1368896 форматор 1, первую и вторую входные шины 2 и 3, первый масштабный резистор 4, релейный элемент 5, одновибратор б,дополнительный фильтр 7, нелинейный элемент 8 типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ С

ЗОНОЙ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, элемент с зоной нечувствительности 9, второй, третий и четвертый масштабные резисторы 10 11 и 12, апериодический фильтр 13, ключевой элемент 14, выI

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

Целью изобретения является повышение точности работы.

На фиг.1 изображена функциональная схема развертывающего преобразователя; на фиг.2 — амплитудные характеристики, На фиг.l обозначены разделится. ъный трансформатор 1, первичная l, и вторичная 1 обмотки, первая и вторая входные инны 2 и 3, первый масштабный резистор 4, релейный элемент 5, одновибратор 6, дополнительный фильтр

7, нелинейный элемент 8 типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ С ЗОНОЙ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, элемент 9 с зоной нечувствительности, второй, третий и четвертый масштабные резисторы 10-12, апериодический фильтр 13, ключевой элемент 14, выход 15, шина 16 нулевого потенциала, операционный усилитель 17, резистор

18 обратной связи и накопительный конденсатор 19.

Амплитудная характеристика развертывающего преобразователя изображена на фиг.2а, характеристика элемента 9 с зоной нечувствительности изображена на фиг.26, характеристика нелинейного элемента 8 изображена на фиг.2в, характеристика релейного элемента 5 изображена на фиг ° 2г.

Развертывающий преобразователь работает следующим образом.

Релейный элемент 5 имеет пороги переключения + В и неинвертирующую петлю гистерезиса (фиг.2г). Выходной

40 ход 15, шину нулевого потенциала 16.

Апериодический фильтр 13 выполнен на операционном усилителе 17 с резистором обратной связи 18 и накопительном конденсаторе 19. Повышение точности работы в области больших значений входного сигнала обеспечивается за счет отсутствия насыщения разделительного трансформатора 1 на выходе

l5. 2 ил. сигнал релейного элемента 5 изменяется дискретно в пределах + А. Одновибратор 6 формирует импульсы постоянной длительности и амплитуды синхронно с передним фронтом импульсов на выходе релейного элемента 5.

Дополнительный фильтр 7 предназначен для выделения постоянной составляющей выходного сигнала одновибратора 6. Элемент 9 с зоной нечувствительности имеет пороги переключения

С, и С (фиг.2б). Ключевой элемент

14 замкнут при нулевом сигнале на выходе элемента 9 с зоной нечувствительности и переходит в разомкнутое состояние при сигнале логической

"1". Нелинейный элемент 8 типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ С ЗОНОЙ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ выполнен с зоной нечувствительности

С (фиг.2г). его характеристика в частном случае принимается линейной для входного сигнала, превышающего порог С. Апериодический фильтр 13 совместно с вторым, третьим и четвертым масштабными резисторами IO-12 и ключевым элементом 14 образуют блок демодуляции.

Развертывающий преобразователь представляет собой автоколебательную систему с частотно-широтно-импульсной модуляцией, предназначен для разделения цепей постоянного тока и является нереверсивным, т.е, осуществляет передачу сигналов только одного знака.

Разделительный трансформатор I выполняет функцию интегрирующего звена. При отсутствии входного сигнала перемагничивание разделительного трансформатора I происходит под дей1368896 ствием выходных импульсов релейного элемента 5.

В момент времени насыщения магнитопровода разделительного трансформато- 5 ра 1 на первом масштабном резисторе

4 возникает импульс напряжения и релейный элемент 5 переключается в противоположное состояние. Начинается процесс перемагничивания магнитопровода разделительного трансформатора

1, который происходит по полному циклу петли гистерезиса. Как только магнитопровод насыщается, вновь под действием импульса напряжения на первом масштабном резисторе 4 происходит переключение релейного элемента 5. В дальнейшем процесс периодически повторяется. На выходе релейного элеиента 5 формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, среднее значение которой за период равно нулю.

Наличие входного тока через пер25 вичную обмотку разделительного трансформатора 1 приводит к изменению скважности выходных импульсов релейного элемента S. одном из полупериодов перемагничивание разделительного трансформатора 1 происходит под действием суммы токов в первичной и вторичной 1, и 1о обмотках, а в примыкающем полупериоде определяется разностью токов в этих обмотках. В результате на выходах релейного элемен- 35 та 5 и апериодического фильтра 13, выполненного на операционном усилителе 17 с резистором 18 обратной связи и накопительным конденсаторои 19, появляется постоянная составляющая, 4О уровень которой пропорционален входному току (фиг.2а, участок О-а).

Для обеспечения режима устойчивых автоколебаний, когда входная i и выходная У „, величины связани линейно, необходимо выполнение условия

I 1pWi I> i1W, (, где i — ток в первичной обмотке 1,;

i — ток во вторичной обмотке 12, W — число витков первичной и вто а ричной обмоток 1, и I

Однако при перегрузке цепи питания развертывающего преобразователя усло- 5 вие (1) может оказаться нарушенным.

При этом магнитопровод разделительного трансформатора 1 насыщается входным током, что приводит к его переходу на частные циклы петли намагничивания. Этот режим характеризуется резким повышением частоты автоколебаний и уменьшением среднего значения его выходных импульсов. Таким образом, до некоторого значения входного тока (фиг.2а) осуществляется достоверное преобразование входного сигнала, а в области А (участок а-в) происходит уменьшение, коэффициента передачи. Такой режим является недопустимым, так как одному значению выходного сигнала соответствуют два значения входного сигнала. Для устранения такого режима необходимо обеспечить дальнейшее увеличение выходного сигнала в области больших входных сигналов.

Одновибратор 6 и дополнительный фильтр 7 представляют собой преобразователь частота — напряжение.

На участке О-а (фиг.2а) частота автоколебаний подчиняется закону

f = 1-(--), (2)

Макс где F = i /f — нормированное значение частоты автоколебаний;

I — значение частоты автоколебаний при нулевом входном токе.

На выходе дополнительного фильтра

7 выделяется постоянная составляющая (3) Уо А„.С„Го, где А„, С„ — амплитуда и длительность иипульсов одновибратора 6.

Учитывая, что напряжение на выходе дополнительного фильтра 7 на участке

О-а (фиг.2а) уменьшается с ростом входного тока, выходные сигналы нелинейного элемента 8 и элемента 9 с soной нечувствительности равны нулю.

Ключевой элемент 14 замкнут, препятствуя прохождению на вход апериодического фильтра 13 сигнала дрейфа нуля нелинейного элемента 8.

Зона нечувствительности элемента

9 (фиг.2б) несколько превышает величину пульсаций с выхода дополнительного фильтра 7, что исключает ложные включения элемента 9 с зоной нечувствительности.

При некотором входном токе, превышающем величину максимального

1368896 (фиг.2а), разделительный трансформатор 1 вследствие перенасыщения входным током начинает работать на част- ном цикле перемагничивания, что приводит к возрастанию частоты автоколебаний.

Зона нечувствительности нелинейного элемента 8 соответствует величине выходного сигнала дополнительного 10 фильтра 7 на начальном участке зависимости частоты автоколебаний от входного тока. Как только разделительный трансформатор 1 переходит на частный цикл перемагничивания 15 (фиг.2а, участок а-в) и напряжение на выходе 15 уменьшается, срабатывает элемент 9 с зоной нечувствительности и ключевой элемент 14 размыкается.

На вход апериодического фильтра 13 20 поступает корректирующий сигнал с выхода дополнительного фильтра 7, который по мере роста входного тока увеличивается (фиг.2а, траектория а-с) ° Результирующее напряжение на 2 выходе 15 поддерживается на максимальном уровне (фиг.2а, участок à-й .

При соответствующем выборе величин второго и четвертого масштабных резисторов 10 и 12 может быть получена 30 любая требуемая зависимость выходного сигнала в функции входного тока, превышающего его максимальное значение.

Таким образом, развертывающий пре- >5 обраэователь обладает более высокой точностью работы в области больших входных токов.

Формула изобретения 40

Развертывающий преобразователь, содержащий разделительный трансформатор, первый и второй выводы первичной обмотки которого являются первой и второй входными шинами развертывающего преобразователя, релейный элемент, к входу которого подключены первый вывод вторичной обмотки разделительного трансформатора и первый вывод первого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход релейного элемента соединен с вторым выводом вторичной обмотки разделительного трансформатора, одновибратор, элемент с зоной нечувствительности, второй масштабный резистор, апериодический фильтр, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него. введены нелинейный элемент типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ С ЗОНОЙ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, ключевой элемент, дополнительный фильтр, третий и четвертый масштабные резисторы, причем выход релейного элемента соединен через третий масштабный резистор с входом апериодического фильтра и с первым выводом четвертого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу второго масштабного резистора и через ключевой элемент соединен с шиной нулевого потенциала, выход релейного элемента через одновибратор подключен к входу дополнительного фильтра, выход которого соединен с входами элемента с зоной нечувствительности и нелинейного элемента типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ С ЗОНОЙ

НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, выход которого подключен к второму выводу второго масштабного резистора, выход элемента с зоной нечувствительности соединен с управляющим входом ключевого элемента, выход апериодического фильтра является выходом развертывающего преобразователя.

1368896

Ули дыха вериг. Г

Составитель 0.0траднов

Техред Л. Сердюкова Корректор С.Шекмар

Редактор А.Ворович

Заказ 298/52

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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