Устройство для деления постоянных напряжений

 

О П И С А Н И Е (11) 49l958

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.07.73 (21) 1954169/18-24 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Мйнистров СССР по делан изобретений и OTKpblTHN (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.75. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 22.04.76 (53) УДК 681.335(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Б. Толкачев и А. Н. Бовкун (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ

ПОСТОЯННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Предлагаемое устройство относится к области элементов аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического регулирования и в измерительных преобразователях для определения сопротивлений электрических цепей в рабочих режимах.

Известны. устройства для деления постоянных напряжений, содержащее ферротранзисторную делительную ячейку, подключенную к генератору тактовых импульсов, и амплитудный ограничитель. Однако точность выполнения операции деления этими устройствами невысока, так как предельная статическая петля гистерезиса сердечника ферротранзисторной ячейки, а также частные циклы перемагничивания непрямоугольны. Поэтому функциональная характеристика устройства неоднозначна, что и приводит к появлению погрешности.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности работы устройства, для чего оно содержит два элемента задержки переднего фронта импульса, один из которых включен между выходом ферротранзисторной ячейки и входом амплитудного ограничителя, а другой подключен к выходу амплитудного ограничителя.

Принципиальная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит ферротранзисторную делительную ячейку 1, включающую в себя транзисторные ключи 2, 3 и магнитный сердечник 4 с обмоткой записи 5, обмоткой 6

5 обратной связи, обмоткой считывания 7, дополнительной обмоткой 8 и выходной обмоткой 9. Вход ячейки соединен с генератором 10 тактовых импульсов. Первый элемент задержки 11, состоящий из конденсатора 12, резисто10 ра 13, диода 14 и транзистора 15, соединен с обмоткой 8 и амплитудным ограничителем

16, который подключен к обмотке 9 сердечника. Другой элемент задержки 17 подключен к выходу амплитудного ограничителя.

15 Устройство работает следующим образом.

Прямоугольный импульс напряжения длительностью t>, поступающий с генератора тактовых импульсов, открывает транзисторный ключ 2, подключая к обмотке 5 с числом вит20 ков ы входное напряжение U>. Величина изменения магнитного потока ЛФ1 при перемагничив анин сердечника определяется из уравнения

M),û, =- ) U,dt. (1) о

По окончании действия входного импульса ключ 2 закрывается. Магнитный поток в сердечнике начинает уменьшаться за счет непря30 моугольности частного цикла, и на обмотке 6

491958

15

ЛФ,ю, = 1U dt. о (2) 20

30

3 возникает отрицательный импульс напряжения. Влагодаря положительной обратнои связи ключ 3 открывается и под действием напряжения U происходит обратное перемагничивание сердечника. При входе сердечника в насыщение начинает расти коллекторный ток транзисторного ключа 3 при неизменном токе базы. 1(люч 3 выходит из насыщения и под действием положительной обратной связи быстро закрывается. Длительность 4 открытого состояния транзисторного ключа 3, в течение которого происходит изменение магнитного потока в сердечнике на величину ЛФ, определяется из уравнения

С момента закрытия ключа 3 сердечник 4 возвращается в исходное состояние. При этом происходит частичное изменение потока на величину ЬФз, обусловленную непрямоугольностью статической предельной петли гистерезиса сердечника, Таким образом, общее изменение потока в сердечнике равно нулю

ЬФ, — ЬФ, + ЬФ, = О. (3) Величина AcDq может быть представлена в виде суммы двух составляющих Фз — Фа + Фь. (4) В этом уравнении величина ЛФ4 определяется параметрами статической предельной петли гистерезиса и является постоянной для данного сердечника. Величина ЛФ определяется глубиной насыщения сердечника, т. е. величиной намагничивающей силы F в момент, предшествующий, закрытию транзисторного ключа 3, которая является функцией параметров ферротранзисторной ячейки 1 и величины напряжения U . В первом приближении при условии постоянства параметров ячейки зависимость величины A<9q от напряжения U можно считать линейной

ЬФ, =-KU„ (о) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Если напряжения Ui и U> постоянны, то из уравнений (1 — 5) получим выражение для длительности 1 открытого состояния транзисторного ключа 3 — + +Ко,. (6) из ь и, Импульс напряжения длительностью 4, которая пропорциональна частному от деления величин напряжения с точностью до погрешности, определяется двумя последними слагаемыми выражения (6), снимается с выходной обмотки 9 сердечника и является выходным сигналом ферротранзисторной ячейки.

Для повышения точности выполнения операции деления из выходного импульса длительностью t> вычитается корректирующий импульс длительностью At

4 д @ "7 + K-, Ug (7) Это осуществляется с помощью амплитудного ограничителя 16 и двух элементов задержки

11 и 17, которые задерживают передний фронт выходного импульса на величину At.

Положительный импульс напряжения, снимаемый с обмотки 9, закрывает транзистор амплитудного ограничителя, на выходе которого появляется отрицательный импульс напряжения, при условии, что транзистор 15 элемента задержки 11 открыт. Момент открытия транзистора 15 задержан относительно переднего фронта импульса на обмотке 9 на величину, определяемую постоянной времени заряда эзар емкости 12, напряжением отсечки

U< диода 14 напряжением U>. Время задержки определяется формулой

% .зар Uo мА > и

Соответствующим выбором параметров элемента задержки 11 достигается выполнение равенства (8) взяв (9)

Ug

Таким образом, устраняется составляющая погрешности, обусловленная величиной изменения потока ЛФ4. Вторая составляющая погрешности, вызванная величиной A%q, устраняется с помощью другого элемента задержки — емкостного звена 17, которое задерживает передний фронт импульса на выходе амплитудного ограничителя, практически не задерживая заднего фронта за счет различия постоянных времени заряда и разряда емкости звена.

Итак, на выходе устройства деления формируется последовательность импульсов постоянной амплитуды U„„, с частотой, задаваемой генератором 10 тактовых импульсов, и длительность импульсов пропорциональна частному от деления величин напряжений U< и U>. При медленно изменяющихся напряжениях U< и Uz управление транзисторным ключом 2 может осуществляться напряжением переменного тока промышленной частоты.

Сигнал в виде напряжения постоянного тока, пропорционального длительности выходных импульсов, можно получить с помощью фильтра низких частот, подключаемого к выходу устройства деления.

Питание устройства деления осуществляется от двух источников напряжения Е и Е,.

Точность предлагаемого устройства может достигать величины 0,1 jo.

Формула изобретения

Устройство для деления постоянных напряжений, содержащее ферротранзисторную делительную ячейку, подключенную к генератору тактовых импульсов, и амплитудный ограничитель, отл ич а ющееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, оно

491958

Составитель Т. Толкачев

Текред 3. Тараненко 1(орректор В. Брыксина

Редактор Б. Нанкина

Заказ 663!5 Изд. № 2031 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 содержит два элемента задержки переднего фронта импульса, один из которых включен между выходом ферротранзисторной ячейки и

6 входом амплитудного ограничителя, а другой подключен к выходу амплитудного ограничителя.