Развертывающий преобразователь

 

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным Преобразователем сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью ( 1 .изобретения является повышение точности . Развертывающий преобразователь содержит разделительный трансформатор 1, первую и вторую входные шины 2 и 3, первый масштабный резистор 4, первый, второй и третий релейные элементы 5, 6 и 7, одновибратор 8, перемножитель 9, демодулирующий фш1ьтр 10, функциональный преобразователь 11с зоной нечувствительности , второй, третий и четвертый масштабные резисто1 л 12, 13 и 14, апериодический фильтр 15, ключ 16, шину нулевого потенциала 17, выход 18. .Развертывающий преобразователь работает в режиме автоколебаний, сйг нал подвергается широтно-импульсному преобразованию. 4 ил. .. 3 cpi/s/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1416974

А1 др4 G Об G 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4180789/24-24 (22) 14.01.87 . (46) 15.08.88. Бюл. У 30 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Л.И.Цытович, В. Г.Попов и К.Н.Чумаков (53) 681.335 (088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

У 698004 ° кл. G Об С 7/12, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1368896 ° кл. G Об G 7/12, 1986. .(54) РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразователем сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью.изобретения является . повышение точности. Развертывающий преобразователь содержит разделительный трансформатор 1, первую и вторую входные шины 2 и 3, первый масштабный резистор 4, первый, второй и третий релейные элементы 5, б и 7, одновибратор 8, перемножитель 9, демодулирующнй фильтр 10, функциональный преобразователь 11 с зоной нечувствительности, второй, третий и четвертый масштабные резисторы 12, 13 и 14, апериодическнй фильтр 15, ключ 16 ° шину нулевого потенциала 17, выход

18..Развертывающий преобразователь работает в режиме автоколебаний, сиг Я нал подвергается широтно-импульсному преобразованию. 4 ил.

1416974

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычисли5 тельных машинах.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг.1 изображена функциональная схема развертывающего преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы сигналов; на фиг.3 — характеристика "Вход-выход"; на фиг.4 — статические характеристики релейных элементов. t5

Преобразов атель содержит разделительный трансформатор 1, первую 2 и вторую 3 входные шины, первый масштабный резистор 4, первый 5, второй

6 и третий 7 релейные элементы, од- 20 новибратор 8, перемножитель 9, демодулирующии филь тр 1 О, фун кцион альныи преобразователь 11 с зоной нечувствительности, второй 12, третий 13 и четвертый 14 масштабные резисторы, 25 апериодический фильтр 15, ключ 16, шину 17 нулевого потенциала и выход 18.

На фиг.2 а показан сигнал на первом масштабном резисторе 4, б — выходной сигнал первого релейного элемента 5; в — сигнал на входе развертывающего преобразователя; r - сигнал на первом масштабном резисторе

4 при некотором значении сигнала на входе развертывающего преобразователя; д — выходной сигнал первого релейного элемента 5 при некотором значении сигнала на входе развертывающего преобразователя.

Развертывающий преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии тока входного сигнала через первичную обмотку разделительного трансформатора 1 в контуре, 45 образованном разделительным трансформатором 1 и первым релейным элементом 5, возникают автоколебания с частотой, определяемой индуктивностью вторичной обмотки и зоной не- 5р однозначности первого релейного элемента 5, который имеет инвертирующую характеристику и пороги переключения +B (фиг.4а). Переключение первого релейного элемента 5 (фиг. 2б) происходит под действием импульсов, формирующихся на первом масштабном резисторе 4 в моменты времени насыщения разделительного трансформатора 1. При этом среднее значение сигнала на выходе 18 равно нулю.

Наличие тока в первичной обмотке разделительно го трансформатора 1 (фиг.2в) приводит к изменению скважности выходных импульсов первого релейного элемента 5 и появлению постоянной составляющей напряжения на выходе 18.

Длительность (фиг.2д) зависит от разности токов в первичной и вторичной обмотках разделительного трансформатора 1, а длительность определяется суммой этих токов. В результате напряжение на выходе 18 пропорционально току входного сигнала.

При соблюдении условия, по которому ампервитки первичной обмотки меньше ампервитков вторичной обмотки, амплитудная (статическая) характеристика практически линейка (фиг. За) в диапазоне изменения входного тока от максимального отрицательного значения до максимального положительного значения.

Если величина входного тока превышает максимально допустимое значение входного тока, то названное выше условие нарушается и разделительный трансформатор 1 переходит на частный цикл перемагничивания. В результате с ростом входного тока напряжение на выходе 18 уменьшается, а частота автоколебаний увеличивается, что порождает неоднозначность процесса преобразования входного сигнала, так как одно и то же значение выходного напряжения может существовать при двух уровнях входного тока.

Для исключения такой неоднозначности служит тракт, состоящий из одновибратора 8, перемножителя 9, демодулирующего фильтра 10, функционального преобразователя 11, второго 6 и третьего 7 релейных элементов. При нулевом значении тока через первичную обмотку разделительного трансформатора 1, третий релейный элемент 7, характеристика которого изображена на фиг. 4в, находится в режиме периодических переключений под действием пульсаций сигнала с выхода апериодического фильтра 15, которые следуют с частотой переключений первого релейного элемента 5. Импульсы на выходе перемножителя 9 периодически меняют знак, что обеспечивает нуле1416974

35

55 вой уровень напряжения на выходе демодулирующего фильтра 10. Зона нечувствительности функционального преобразователя 11 соответствует линейному диапазону амплитудной характеристики (фиг.3), поэтому до тех пор, пока ток через первичную обмотку разделительноro трансформатора 1 меньше максимального значения, при котором амплитудная характеристика начинает искажаться, напряжение на выходе функционального преобразователя 11 равно нулю. Зона неоднозначности второго релейного элемента 6 (фиг. 4б) несколько превьппает амплитуду пульсаций напряжения с выхода демодулирующего фильтра 10, что исключает дребезг второго релейного элемента 6 и ключа 16. Зона д (фиг.46) второго релейного элемента 6 также выбирается в пределах линейной зоны амплитудной характеристики.

По мере увеличения тока в первичной обмотке разделительного трансформатора 1 частота автоколебаний изменяется по закону:

=1- () (1)

4 1 макс

I где i - ток первичной обмотки;

„, — максимальное значение тока первичной обмотки, соответствующее линейному участку амплитудной характеристики.

Поэтому напряжение на выходе демодулирующего фильтра 10 находится внутри зоны нечувствительности функционального преобразователя 11 и второго релейного элемента 6. Вследствие этого ключ 16 замкнут и напряжение на выходе апериодического фильтра 15 определяется только скважностью выходных импульсов первого релейного элемента 5. В момент времени, когда ток в первичной обмотке разделительного трансформатора 1 превышает максимальное значение, соответствующее линейному участку амплитудной харак.теристики (фиг. 3), частота автоколебаний резко увеличивается и превышает .значение, соответствующее нулевому. значению тока через первичную обмотку.

Сигнал на выходе демодулирующего фильтра 10 превьппает зону нечувствительности функционального преобразователя 11 и одновременно переводит второй релейный элемент 6 в единичное по выходу состояние. Ключ 16 размыкается, и на апериодический фильтр

15 подается корректирующий сигнал с выхода функционального преобразователя 11. В результате полезная составляющая импульсов на выходе первого релейного элемента 5 уменьшается, а сигнал на выходе функционального преобразователя 11 увеличивается вследствие роста частоты автоколебаний. Это обеспечивает стабилизацию сигнала на выходе 18 в области максимального значения амплитудной характеристики (фиг. 3, пунктир), что практически исключает неоднозначность процесса преобразования входного сигнала.

Изменение направления тока через первичную обмотку разделительного трансформатора 1 приводит к переориентации третьего релейного элемента

7 и изменению полярности импульсов на выходе перемножителя 9. При этом корректирующий сигнал на выходе функционального преобразователя f 1 имеет знак, соответствующий знаку полезной составляющей на выходе первого релейного элемента 5. Таким образом, ам-. плитудная характеристика корректируется как во втором, так и в четвертом квадрантах, что повьппает точность работы.

Формула изо бре тения

Развертывающий преобразователь, содержащий разделительный трансформатор, первый и второй выводы первичной обмотки которого являются первой и второй входными шинами развертываннщего преобразователя, релейный элемент, к входу которого подключены первый вывод вторичной обмотки раз4

45 делительного 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 и входом одновибратора, соединенные последовательно демодулирующий фильтр и функциональный преобразователь с зоной нечувствительности, выход которого подключен к первому выводу второго масштабного резистора, второй вывод которого через ключ соединен с шиной нулевого потенциала, выход первого ре1416914 лейного элемента через третий масштабный резистор подключен к входу апериодического фильтра и первому выводу четвертого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом второго масштабного резистора, выход демодулирующего фильтра подключен к входу второго релейного элемента, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход апериодического фильтра является выходом развертывающего преобразователя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены

5 третий релейный элемент и перемножитель, причем выход одновибра гора подключен к первому входу перемножителя, выход которого соединен с входом демодулирующего фильтра, выход апериодическоro фильтра подключен к входу третьего релейного элемента, выход которого соединен с вторым входом перемножителя.

1416974

Составитель О.Отраднов

Редактор Л.Пчолинская Техред Л.Олийнык Корректор C.måêìàð

Заказ 4065/46

Тираж 704 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