Операционное усилительное устройство

 

Изобретение относится к усйлй тельным устройствам с широтно-йм - пульсным преобразованием сигнала, может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1022176. Целью изобретения является расширение диапазона ампли- - туд выходного сигнала. Операционное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

И9) (И) (sg 4 С 06 С 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) (1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (61) 1022176 (21) 4275579/24-24 (22) 01.07.87 (46) 23.03.89. Бюл. У 11 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) А.Г.Попов, Н.К.Пылаев, Н.В.Поваров и В.Г.Попов (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1022176; кл. С 06 С 7/12, 1981. (54) ОПЕРАЦИОННОЕ УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к усиля" тельным устройствам с широтно-Импульсным преобразованием сигнала, может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и является усовершенствованием устройства по авт.св. N 1022176. Целью изобретения является расширение диапазона амнли= туд выходного сигнала. Операционное

1467559 усилительное устройство содержит генератор тока 1, сумматор 2, формирователь импульсов 3, генератор периодического напряжения 4, разделительно-ограничительные блоки 5, — 5ц, разделительный трансформатор 6, вход . разделительно-ограничительного блока .7,- 7„, вторичную обмотку 8 разделительного трансформатора 6, дополнительный вход разделительно-ограничительного блока 9<» 9, разрядный резистор 10 и масштабный резистор 11 разделительно-ограничительного блока, ограничительный элемент

12, выпрямитель 13, дополнительный формирователь импульса 14, разрядные

63IoKH 1 5 - 1 5; (1= 1, 2, в ° °,п- 1 ), ключ

16, разрядный резистор 17 разрядного блока, фазоинвертор 18, формирователь импульса 19, элемент ИЛИ 20, элемент И 21 шину нулевого потенциала 22, выходы 23, — 23„. Работа устройства основана на преобразовании входных сигналов в широтно-модулированные сигналы на выходах 23,23„. г

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным йреобраэованием сигнала, может быть использовано в аналоговых вычисли5 тельных машинах и является усовершенствованием устройства по авт.св.

Ф 1022176.

Целью изобретения является расширение диапазона амплитуд выходно- 10

ro сигнала.

На фиг.1 приведена функциональная схема операционного усилительного устройства; на фиг.2 - времен- 15 ные диаграммы сигналов, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 тока, сумматор 2, формирователь 3 импульсов, генератор 4 периодического направления, разделительноограничительные блоки. 5, - 5„, разделительный трансформатор 6, входы (7,- 7 ) разделительно-ограничительных блоков, вторичную обмотку 8 разделительного трансформатора 6, дополнительный вход раэделительноограничительного блока 9,- 9„, pasрядный регистор 10 и масштабный резистор 11 разделительно-ограничитель- 30 ного блока, ограничительный элемент

12, выпрямитель 13, дополнительный формирователь 14 импульса, разрядные блоки 15 — 15; (i1,2,...,n-1) ключ

16, разрядный регистор 17 разрядного 35 блока, фаэоинвертор 18, формирователь 19 импульса, элемент ИЛИ 20, элемент И 21, шину 22 нулевого потенциала, выходы 23, — 23„ .

Операционное усилительное устройство работает следующим образом.

На выходе генератора и периодического напряжения формируется последовательность прямоугольных биополярных импульсов (фиг.2а), под действием которых по вторичной обмотке 8 разделительного трансформатора

6 протекает ток, создавая на разрядном резисторе 10 падение напряжения.

Выходным напряжением в каждом из каналов является напряжение (фиг.2а, пунктир) на ограничительном элементе 12..Темп изменения тока вторичной обмотки 8 зависит от состояния магнитопровода разделительного трансформатора.

Насыщенному состоянию соответствует мгновенное изменение тока до предельного уровня, а ненасыщенномумедленное, поэтому при появлении импульса напряжения (фиг.2а) ток через вторичную обмотку 8 скачком изменяется до уровня, которому соответствует ненасыщенное состояние магнитопровода. Кроме того, срабатывает формирователь 3 импульса, на выходе которого появляется импульс напряжения, отличающийся знаком от входного, с меньшей длительностью (фиг.2б) с выхода сумматора 2 сигнал (фиг.2в) поступает на вход генера- тора 1 тока, на выходе которого появляется импульс тока. С выхода сум"

1467559 матора 2 импульс (фиг.2в) одновременно поступает и на вход выпрямителя 13, с выхода которого поступают однополярные сигналы (фиг.2г), начало которых совпадает с моментом включения генератора тока 1.. Поступая на вход формирователя 14 импульса, они приводят к появлению на его вы-. ходе узких импульсов (фиг.2д), гене- 10 рируемых дополнительным формирователем 14 импульса по переднему фронту его выходного сигнала. Эти короткие импульсы, проходя через элементы

KIN 20 и И 21, s каждом из разрядных 15 блоков 15 вызывают замыкание ключа

16 и, следовательно, к появлению дополнительной разрядной цепи протекания тока от генератора 1 через ключ

16 и разрядныч резистор 17. Появле- 20 ние этой цепи влечет за собой более быстрое насыщение магнитопровода разделительного трансформатора 6 в первом разделительно-ограничитель,. ном блоке 5. 25

Как только ток через дополнительную разрядную цепь достигнет величины, достаточной для насыщения магнитопровода трансформатора 6, на выходе фазоинвертора 18, входным сиг- Зр налом которого является падение напряжения на разрядном резисторе 17 (фиг.2е), появляется сигнал (фиг.2ж), соответствующий логическому нулю, передний фронт которого приводит к появлению импульса на выходе формирователя 19 импульса (фиг.2з). Этот импульс приводит к сбросу до нулевого уровня выходного сигнала элемента И 21 (фиг.2и).

Ключ 16 размыкается, разрывая дополнительную разрядную цепь и приводя к появлению на входе разрядной обмотки последующего разделительного трансформатора соответствующего брос-. 45 ка напряжения.

После насыщения магнитопровода первого разделительного трансформатора 6 благодаря тому, что подключен дополнительно разрядный резистор 17 во втором разрядном блоке 15, осуществляется форсированное насыще ние разделительного трансформатора во втором разделительно-ограничительном блоке 5<. Его насыщение вновь сопровождается отключением дополнительной разрядной цепи и т.д. до тех пор, пока не войдет.в насыщенное состояние разделительный трансформатор 6 в последнем разделительно-ограничительном блоке 5„.

Длительность импульса на выходе формирователя импульса 3 рассчитывается таким образом, чтобы время

его отсутствия было достаточно для насыщения всех разделительных трансформаторов 6.

Насыщение магнитопроводов разделительных трансформаторов 6 приводит к резкому изменению тока во вторичных обмотках 8 до максимума и к перенапряжениям во вторичных обмотках. На выходы 23 перенапряжения не пръходят из-за влияния ограничительных элементов 12.

Если ток в первичной обмотке 7 разделительного трансформатора 6 некоторого канала равен нулю, то выход магнитопровода на ненасыщенный участок его петли гистерезиса происходит при одинаковых значениях тока вторичной обмотки 8 и совпадающих по знаку с выходным напряжением генератора 4 периодического напряжения. Так как темп изменения тока при различных знаках напряжения одинаков, то среднее значение напряжения на выходе этого канала за период периодического напряжения равно нулю.

Если ток в первичной обмотке 7 отличен от нуля и постоянен, то вследствие подмагничивающего его характера при одном знаке напряжения генератора 4 периодического напряжения, Г размагничивающего при другом, магнитолровод переходит в ненасьпценное состояние при токе вторичной обмотки

8, пропорциональном току первичной обмотки 7. Следовательно, среднее значение напряжения на выходе 13 будет пропорционально величине входного тока.

Формула и э обретения

Операционное усилительное устройство по авт.св. У 1022176, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона амплитуд выходного сигнала, в него введены выпрямитель, дополнительный формирователь импульса, и-1 разрядных блоков, каждый из которых содержит ключ, фаэоинвертор, формирователь импульса, элемент И, элемент ИЛИ и разрядный

Составитель 0.0траднов

Техред А. Кравчук

Редактор В.Данко

Корректор Л. Пилипенко

Тираж 667 Подписное

Заказ 1196/45

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 14675 резистор, s каждом из разрядных блоков выход ключа соединен с входом фазоинвертора и через разрядный резистор подключен к шине нулевого потенциала, выход фазоинвертора че рез формирователь импульса соединен с инверсным входом элемента И, к прямому входу которого подключен вы" ход элемейта ИЛИ, первый вход кото- 10 рого является управляющим входом разрядного блока, сигнальным входом которого является вход ключа, управляющий вход которого соединен с вы59

6 ходом элемента И и с вторым входом элемента ИЛИ, причем вход выпрямите ля подключен к выходу сумматора, а выход выпрямителя соединен с входом дополнительного формирователя импульса, выход которого соединен с управляющими входами всех разрядных блоков, сигнальный вход каждого из разрядных блоков подключен к второму выводу дополнительной обмотки разделительного трансформатора соответствующего разделительно-ограничительного блока, кроме последнего.