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 точности. Многозонный развертывающий преобразователь содержит первый 1, второй 2 и третий 3 сумматоры, интегратор 4, нечетное число релейных элементов 5,...,5f,, блок задержки 6, выпрямитель 7, ключевой элемент 8, амплитудный модулятор 9, блок элементов И 10, блок элементов ИЛИ-НЕ 1.1, элемент ИЛИ 12, вход 13 и выход 14. Многозонный развертывающий преобразователь работает в режиме автоколебаний с широтно-импульсной модуляцией сигнала . 6 ил. , SS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 G 06 G 7/12

ВШ .ОЮЗА Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

61БЛИ01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4196055/24-24 (22) 13.02.87 (46) 23.08.88. Бюл. 9 31 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола ,(72) Л.И.Цытович (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 853629, кл. С 06 G 7/12, 1981 °

Авторское свидетельство СССР

Р 1206816, кл. G 06 G 7/ 12, 1984. (54) МНОГОЗОННЫЙ РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может

„„Я0„„1418765 А1 быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности. Иногозонный развертывающий преобразователь содержит первый 1, второй 2 и третий 3 сумматоры, интегратор 4, нечетное число релейных элементов

5,,...,5> блок задержки б, выпрямитель 7, ключевой элемент 8, амплитудный модулятор 9, блок элементов И 10, блок элементов ИЛИ-НЕ 11, элемент

ИЛИ 12, вход 13 и выход 14. Иногозонный развертывающий преобразователь работает в режиме автоколебаний с широтно-импульсной модуляцией сигнала. 6 ил.

14187

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть

1тельных машинах.

1 спользовано в аналоговых вычисли5

Целью изобретения является повышение точности передачи информации в области больших входных сигйалов.

На фиг.1 изображена функциональная схема многозонного развертывающего преобразователя; на фиг. 2-4 — временные диаграммы сигналов; на фиг.5, и 6 — амплитудная и модуляционная, характеристики.

Преобразователь содерит первый 1,,второй 2 и третий 3 сумматоры, интег.ратор 4, и релейных элементов 5,, 5 ..„5 блок 6 задержки, выпрямитель 7, ключевой элемент 8, амплитудный модулятор 9, блок элементов И 10, .блок элементов ИЛИ-НЕ 11, элемент ИЛИ .12, вход 13, выход 14.

На фиг.2-4 приняты следующие обоз .начения: Х() — сигнал на входе 13;

Y„(t) — выходной сигнал интегратора

25 4; Y p„(t) — выходной сигнал первого релейного элемента 5„; Y (t)

+ 1 выходной сигнал блока 6 задержки;

1 (t), Y <> (t) — выходные сигналы релейных элементов 5, .5> соответственно; Y86rx(t) — напряжение на выходе 14; Y„(t) — сигнал на выходе амплитудного модулятора 9; В,,+В, +В пороги переключения релейных элементов 5,-5 соответственно, причем 35

1В,1 < )В 1 (IB 1; +А — амплитуда сигнала на выходе 14; Y р (t), Y p (t) выходные сигналы релейных элементов

5, 5 соответственно; o(=X(t) /А— нормированное значенйе сигнала на вы- 40 ходе 14; f=f/f, — нормированное значение частоты автоколебаний; частота автоколебаний РП при (=0; аЬ „ — приращения амплитуды выходного сигнала интегратора 4. 45

При рассмотрении принципа работы полагаем, что число релейных элементов равно 3.

Многозонный развертывающий преобразователь работает следующим обра" зом.

Рассмотрим временные диаграммы сигналов пр (фиг.2) при условии отсутствия блока 6 задержки, выпрямителя 7, ключевого элемента 8, амплитуд- 5 ного модулятора 9, элемента И 10, ИЛИ-НЕ 11, ИЛИ 12.

Первый, второй и третий сумматоры

1, 2 и 3 являются неинвертирующими с

65 единичным коэффициентом передачи. Репейные элементы 5,...5„ обладают гистерезисом с порогами переключения

+ В„, их выходной сигнал меняется в пределах А/3.

При включении и нулевом уровне сигнала на входе 13 происходит последовательная ориентация состояний релейных элементов 5 и 5, пороги переключения которых превышают по абсолютной величине значения порогов срабатывания первого релейного элемента

5, (фиг.2б). Эти релейные элементы переходят в статические и противоположные по знаку состояния (фиг.2г,д).

Режим устойчивых автоколебаний возникает в канале с первым релейным элементом 5.„ (фиг.2б,в). При этом амплитуда выходного сигнала интегратора

4 ограничена порогами переключения первого релейного элемента 5 1 (фиг.

2б). На выходе <4 формируются импульсы с амплитудой А/3 и средним нуле-. вым значением. Наличие сигнала на входе 13 (фиг.2а) приводит к изменению скорости нарастания, выходного напряжения интегратора 4 и влечет за собой появление постоянной составляющей сигнала на выходе 14 (фиг.2б, в,е) .

При увеличении (по модулю) сигнала на входе 13 до величины, превышающей

А/3 (фиг. 2а, t ), происходит переход во вторую модуляционную зону (фиг.

2е). Последнее оказывается возможным благодаря переориентации второго релейного элемента 5 в момент времени в состояние А/3 (фиг.2б.r). В дальнейшем скважность импульсов на выходе 14, как и для первой модуляционной зоны, зависит от величины сигнала на входе 13.

На фиг.5 приведены в качестве при" мера экспериментальные статические характеристики при п=5, где а — амплитудная характеристика, б — модуля" ционная характеристика.

Зависимости получены при отсутствии блока 6 задержки и других, перечисленных выше. Из приведенных зависимостей следует, что на границе раздела модуляционных зон (1=С) имеет место резкое ухудшение динамических свойств многозонного преобразователя, определяемых частотой его несущих автоколебаний. Поэтому устройства подобного типа могут йрименяться в основном для передачи низкочастотных сигналов, несмотря на достаточно вы1418765 сокое значение частоты выходных импульсов при нулевом уровне сигнала на входе 13.

Отмеченный недостаток устраняется введением блока 6 задержки, Режимы

5 работы дляданного случаяиллюстрируются диаграммами сигналов на фиг,3, Напряжение на выходе блока 6 задержки запаздывает по отношению к выходным импульсам первого релейного элемента

5, на величину, Это обеспечивает приращение db„ йЬ развертки У„(t) относительно пороговых уровней fB, первого релейного блока 5, (фиг.36), причем (b „ I (h b q. Предположим, что сигнал на входе 13 в момент времени (фиг,За) дискретно увеличился и отличается от уровня — А/3 на бесконечно малую величину d. Это приводит к увеличению амплитуды развертки

Y„(t) (фиг.36), под действием которой в режиме переключений оказываются сразу два релейных элемента 5., и 5 (фиг.Зв,г, моменты времени t >-й <), выходные сигналы которых сдвинуты друг относительно друга по фазе. Одновременно с этим третий репейный элемент 5 переключается в "положи-

3 тельное состояние (фиг.Зд, = ), В итоге на выходе 14 (фиг.Зе) импульсы формируются сразу в двух модуляционных зонах, что исключает в модуляционной характеристике характерных точек, когда f=0.

По мере увеличения сигнала на вхо- З5 де 13 (фиг.3a,t>t ) происходит "выход" из режима высокочастотных автоколебаний, обусловленных одновременной работой релейных элементов 5, и 5 (фиг.Зб,в,r,е), и импульсы на выходе

14 формируются только во второй модуляционной зоне °

Данный режим работы иллюстрируется характеристиками на фиг.6. Здесь на границах раздела модуляционных зон имеются "всплески" частоты автоколебаний, что улучшает динамические характеристики. Введение элемента блока

6 задержки не влияет на статические показатели, так как возмущение вводит-50 ся во внутренний контур замкнутой автоколебательной системы.

Однако по мере приближения амплитуды сигнала на входе 13 к максимальной величине (фиг.66, точки А,В) частота автоколебаний резко снижается и в пределе стремится к нулю, т.е ° для старшей модуляционной зоны недостаток, отмеченный характеристиками на фиг.5, сохраняется.

Введение перечисленных блоков преследует цель улучшить динамические показатели в области больших" сигналов, когда развертывающий преобразователь "переходит в старшую модуляционную зону (близок к зоне "насыщения!1 амплитудной характеристики, фиг,ба) .

Диаграммы, поясняющие работу в данном режиме, приведены на фиг.4.

С целью упрошения диаграмм сигналов

cr è построены для случая с -0, что является не прпнципиальным для рассматриваемой области амплитуд сигнала на входе 13.

При выполнении условия (фиг.4а)

x(t) > л/3, когда происхолит переход в старшую модуляционную зону второго квадранта амплитудной характеристики, второй и третий релейные элементы 5 и 5 ориентируются в состояние Л/3 (фиг.

4д,е) . В дальнейшем считаем, что А/3 соответствует "лог.1", а А/3 — лог.

1\

О, В этом случае на выходе блока элементов И 10 появляется лог.",1" которая приводит к формированию " 1" на выходе элемента ИЛИ 12. Наличие н !f

1 на управляющем входе ключевого элемента 8 переводит последний в открытое состояние и его выходной сиг— нал повторяет форму выходного напряжения выпрямителя 7. В результате на выходе амплитудного модулятора 9 формируются импульсы положительной полярности (фиг.46), амплитуда которых возрастает по мере роста уровня сигнала на входе 13 (фиг.4а). Сигнал на выходе амплитудного модулятора 9 (фиг.46), суммируясь с пилообразным напряжением с выхода интегратора 4, влечет за собой кажущееся уменьшеft It ние положительного порога срабатывания первого релейного элемента 5, на величину дЬ, ГХ(г)7 (фиг.4в). B результате частота автоколебаний (полоса пропускания) для старшей модуляционной зоны возрастает (фиг.4г,ж) по сравнению с тем ее значением, которое имело бы место в случае отсутствия введенных блоков. Следовательно динамическая точность в области н тв больших сигналов повышается.

1

Когда происходит работа в старшей модуляционной зоне четвертого квадранта амплитудной характеристики, 5 1418 второй и третий релейные элементы 5> и 5> находятся в состоянии лог."9" и блок элементов ИЛИ-НЕ 11 переходит в единичное состояние. В остальном принцип действия не отличается от

5 описанного.

Предложенный многозонный развертывающий преобразователь имеет более высокую динамическую точность переда- 1О чи информации в области больших входных сигналов.

Формула изобретения

Иногозонный развертывающий преобразователь, содержащий соединенные последовательно первый сумматор и интегратор, и релейных элементов (n— нечетное число), выход интегратора .соединен с входами всех релейных эле" ментов, кроме первого, выходы всех релейных элементов, кроме первого, подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого является выходом многозонногo развертывающего преобразователя и соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого является входом многоэонного развертывающего преобразователя, о т л и—

765 6 ч ающий с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены выпрямитель, ключевой элемент, амплитудный модулятор, блок задержки, третий сумматор, элемент ИЛИ, блок элементов И, блок элементов ИЛИ-НЕ, причем вход выпрямителя соединен с вторым входом первого сумматора, выход выпрямителя подключен к сигнальному входу ключевого элемента, выход которого соединен с сигнальным входом амплитудного модулятора, выход интегратора подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с входом первого релейного элемента, выход которого подключен к входу блока задержки, выход которо"

ro соединен с соответствующим входом второго сумматора и с управляющим входом амплитудного модулятора, выход которого подключен к второму. входу третьего сумматора, выходы всех релейных элементов, кроме первого, сое-. динены с соответствующими входами блока элементов И и блока элементов

ИЛИ-НЕ, выход блока элементов И и выход блока элементов ИЛИ-HE подключены к входам элемента ИЛИ, выход которо» го соединен с управляющим входом ключевого элемента.

1418765

Фиг4

14187б5 г.5

-10 -08 -06-0Я -42 0 08 0Ф 06 0В Я

Фиаб

БНИИПИ Заказ 4157/49 Тираж 704 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4