Времяимпульсное множительное устройство

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, предназначено для преобразования информации и может быть использовано в измерительных преобразователях различного назначения, в частности в устройствах измерения мощности. Цель изобретения - повышение точности работы устройства. Устройство содержит первый и второй инверторы 1, 6, первый и второй амплитудно-импульсные модуляторы 2, 7, первый и второй широтно-импульсные модуляторы 3, 8, генератор 4 напряжения треугольной формы, источник 5 опорного напряжения, усредняющий фильтр 9, ключ 10, суммирующий интегратор 11, триггер 12, генератор 13 опорной частоты. За счет введения блоков 1, 4, 6, 7, 8, 9 обеспечивается независимость значения выходной частоты триггера 12 от значения опорного напряжения широтно-импульсного модулятора 3. 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 06 G ?/161

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4620070/24 (22) 12.12.88 (46) 15.04.91. Бюл. РЬ 14 (71) Алма-Атинский энергетический институт (72) И П.Абложявичус, Д.Г.Горелик, Ю.А.Пасынков, М.И.Ломовцев, Э.А.Иванов, В.Д.Яушев и М.Т.Рыспаев (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 805344, кл. G 06 G 7/161, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1056215, кл. G 06 G 7/161, 1981. (54) ВРЕМЯИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, предназначено для преобразования информации и может

„„5U 1642481 А1 быть использовано в измерительных преобразователях различного назначения, в частности в устройствах измерения мощности.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства, Устройство содержит первый и второй инверторы 1, 6, первый и второй амплитудно-импульсные модуляторы 2, 7, первый и второй широтно-импульсные модуляторы 3, 8, генератор 4 напряжения треугольной формы, источник 5опорного напряжения, усредняющий фильтр 9, ключ 10, суммирующий интегратор 11, триггер 12, генератор 13 опорной частоты. За счет введения блоков 1, 4, 6, 7, 8, 9 обеспечивается независимость значения выходной частоты триггера 12 от значения опорного напряжения широтно-импульсного модулятора 3. 2 ил.

1642481

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, предназначено для преобразования информации и может быть использовано в измерительных преобразователях различного назначения, в частности в устройствах измерения мощности.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема времяимпульсного множительного устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Времяимпульсное множительное устройство (фиг. 1) содержит первый инвертор

1, первый амплитудно-импульсный модулятор 2, первый широтно-импульсный модулятор 3, генератор 4 напряжения треугольной формы, источник 5 опорного напряжения, второй инвертор 6, второй амплитудно-импульсный модулятор 7, второй широтно-импульсный модулятор 8, усредняющий фильтр 9, ключ 10, суммирующий интегратор 11, D-триггер 12, генератор 13 опорной частоты.

На фиг, 2 обозначены: 01 — напряжение, пропорциональное первому сигналу-,сомножителю; U2 — напряжение, пропорциональное второму сигналу-сомножителю; Оз— напряжение треугольной формы с выхода генератора 4; Π— напряжение на выходе первого широтно-импульсного модулятора

3; 06 — напряжение на выходе первого амплитудно-импульсного модулятора 2; 06 — напряжение, пропорциональное среднему, значению напряжения на выходе амплитудно-импульсного модулятора 2; Оом — напряжение на выходе генератора 13 опорной частоты; От — напряжение на выходе усредняющего фильтра 9; Ua — напряжение на выходе интегратора 11; Ug — напряжение на выходе D-триггера 12; Оп — пороговое напряжениее срабатывания О-триггера.

Устройство работает следующим образом.

Первый сомножитель в виде напряжения 01(фиг. 2 а) поступает на информационный вход первого широтно-импульсного модулятора 3, а второй сомножитель в виде напряжения U2 — на информационные входы первого амплитудно-импульсного модулятора 2, На вход опорного напряжения широтно-импульсного модулятора 3 поступает опорное напряжение Оз (фиг. 2 а) треугольной формы с выхода генератора 4. На выходе широтно-импульсного модулятора 3 формируется широтно-модулированное напряжение U4 (фиг. 2 б) с постоянной амплитудой и длительностью импульсов, пропорциональной напряжению 01.

Полагая, что напряжение 01 не успевает существенно измениться эа время t1 и t2, поскольку частота fp генератора 4 неизменна и выбирается значительно выше частоты

5 изменения напряжения U1, получим функцию преобразования в виде

t1 — iг U1 (1)

t1 + 12 Ап

Для случая отрицательной полярности

10 напряжения 01 справедливо соотношение

t1. тг 01 (2)

t1 + t2 Am

Относительный интервал времени (t1- t2) прямо пропорционален напря;;;ению

15 01обеих полярностей, причем в выражении функции преобразования стабильность коэффициента преобразования определяется лишь стабильностью амплитуды напрл>кс,ния треугольной формы, Далее импульсы 04 поступают на управляющий вход первого амплитудно-импульсного модулятора 2. На выходе амплитудноимпульсного модулятора 2 формируется напряжение 06(фиг. 2 в) в виде раэнополярных

25 импульсов, длительность которых определяется длительностью импульсов U4, а вершины по уровню и форме — модулирующим напряжением Ог.

Полагая, что напряжение 02 не успевает

30 существенно измениться за время t1 и тг, получим, что среднее за интервал (t1+ t2) напряжение на выходе амплитудно-импуль. сного модулятора 2 определяется выражением

t1 тг

06=02т +12 02т +т

С +\ (3) и пропорционально произведению напряжЕний U1 и 02:

06= и1 и2 (4)

Am т.е„точность перемножения входн ых сигналов 01 и U2 зависит от нестабильности амплитуды треугольного напряжения, которая особенно ощутима при преобразованиях напряжений малого уровня.

Широтно- и амплитудно-модулированное напряжение 06 поступает на первый вход. суммирующего интегратора 11, охваченного импульсной обратной связью.

Импульсная обратная связь в интеграторе 11 осуществляется через 0-триггер 12.

Напряжение U6имеет вид коротких раэнополярных импульсов, но его среднее значение меняется относительно медленно, поэтому преобразованию подвергается постоянная составляющая импульсного сигнала 06, определяемая выражением (4), а его

5 б

15 быстрые изменения усредняются за счет интегрирующих свойств интегратора 11.

Пад действием напряжения Ug выходное напряжение интегратора 11 нарастает (фиг. 2 ж). После превышения напряжением

08 на информационном входе триггера порога срабатывания Оп по атому входу по ближайшему переднему фронту импульса, выдаваемого генератором 13 опорной частоты, триггер 12 переключается и на выходе (фиг. 2 з) появляется сигнал логической единицы, под действием которого ключ 10 замыкается, подключая к второму входу интегратора 11 напряжение 07 с выхода усредняющего фильтра 9, противоположное по знаку напряжению 06, Напряжение на выходе интегратора Оя уменьшается. Па окончании периода тактового генеаатора триггер 12 возвращается в исходное состояние, т.е. при поступлении следующего импульса 0-триггер 12 перебрасывается в нулевое состояние и ключ 10 размыкается.

Рассмотренный цикл периодически повторяется.

Считая средний за период преобра-ования ток интегратора 11 равным нулю, получим

06 Твых 07 то (5)

z z или

U> U2

Твых = 07 l o, (6) откуда следует, что

01 02

4blx А U 1О1

m 7 где z — постоянная времени интегратора 11;

fo и Т вЂ” выходная частота и период сигнала генератора 13 опорной частоты;

f>. x и T»x — выходная частота и период сигнала D-триггера 12.

Используя для вывода выражения для напряжения 07 с выхода усредняющего фильтра 9 те же соотношения, что и при выводе напряжения Ов, получим

Uo

U7= —, P)

Лв, где U> — значение опорного напряжения источника 5.

Широтно- и аыплитудно-модулированный сигнал с выхода второго амплитудноимпульсного модулятора 7 с постоянной амплитудой, равной значению опорного напряжения Оо, и длительностью, определяемой нестабильностью амплитуды напряжения треугольной формы, поступает на вход усредняющего фильтра 9, на выходе которога образу тся непрерывный сигнал в виде напряжения 07(фиг, 2 е).

С учетом выражен. я (8) уравнение (7} можно записать в виде

0> Ог

I9)

Uo т,е, выходная частота Р-триггера 12 прапорЦИаНаЛЬНа ПРаИЗВЕДЕН,IO ВХаДНь Х НаПРЯжений и не зависиг ат амплитуды опарнага напряжения треугольной формы, «7с обеспечивает возможность полу ения высокой точности преобразования за счет исключения составляющей ошибки, связаннo" с нестабильностью амплитуды напряжения треугольной формы, Формула изобретения

Времяимпульснае множительное устройство, содержащее источник опорного напряжения, первый широтна-импульсный модулятор, информационный вход которого является входом первого сомножителя устройства, а выход соединен с управляющим входам первого амплитудно-импульсного модулятора, первый инфарма.;ионный вход котарага является вхадал l37opo а сомножителя устройства, а выход первого амплитудНО-ИМПУЛЬС.-*OCO МОДУЛЯтОРа ПаДКЛ ачЕН К первому входу суммирующего интегратора, выход которого соединен с информационным входом 0-триггера, выход кoTopoãо является выходом устройства и подключен к управляющему входу ключа, выход которого соединен с вторым входам суммиру ащего интегратора, тактовый вхсд D-триггера подключен к выходу генератора опорной частоты, отл и ча а щеес я тем, чта, с целью повышения точности рабаты устройства, в него введены первый и второй инвертары, генеаатор напряжения треугольной формы, второй амплитудно-импульсный модулятор, второй широтно-импульсный модулятор и усредняющий фильтр. причем вход второго сомножителя устройства через пеавый ин8ерТор соединен с вторым информационным входом первого амплитудна-импульсного модулятора, выход источника опорного напряжения подключен к первому информационному входу второго амплитудноимпульсного модулятора, к информационному входу второго широтно-импульсного модулятора и ч;-;.рез второй инвертар — к второму информационному входу второго амплитудно-импульсного модулятора, выход которого через усредняющий фильтр подключен к информационному входу ключа, выход второго широтно-импульсного модулятора соединен с управляющим входом второго амплитудно-импульсного мадулята1642481

Составитель В.Алекперов

Редактор А.Маковская Техред M.Ìîðãeíòàë Корректор М.Максимишинец

Заказ 1149 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ра, выход генератора напряжения треугольной формы подключен к входам опорного напряжения первого и второго широтно-импульсных модуляторов,