Время-импульсное множительное устройство

 

Союз Советскня

Социалнстическнк

Республик (i>i 746574 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) 3аявлено 260178 (21) 2573147/18-24 (51}М. КЛ. с присоединением заявки №

G G 7/161

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и бткрытий (23) Приоритет

Опубликовано 070780. Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 07.07,80 (53} УДК 681. 335 (088.8) (72) Автор изобретения

В.У. Кизилов

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина (71) 3 а яв итель (54) ВРЕМЯ вЂ ИМПУЛЬСН МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, к измерительным элементам устройств преобразования информации и управления.

Широко известны время-импульсные множительные устройства,состоятцие из широтно-импульсного модулятора (ШИМ) и амплитудного модулятора (АМ) 1 и $2) . В таких множительных уст.ройствах ШИМ обычно состоит из интегратора и неинвертирующего компаратора, а амплитудный модулятор строится на компенсированных транзисторных ключах.

Основным недостатком множительных устройств с trlHM u AM является сложность управления ключами AM,÷òо приводит к многочисленным конкретным решениям 11) . 20

Наиболее близок к предлагаемому устройству время-импульсный умножитель 131, содержащий операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен интегрирующий конденсатор, компаратор, выход которого через масштабный резистор подключен к первой обкладке интегрирующего конденсатора, и источники перемножаемых сигнало )0

Несмотря на то, что развитие интегральной технологии позволило выполнить ШИМ на двух стандартных операционных усилителях (Оу),схема умножителя в целом, остается достаточно сложной, что во многих случаях неприемлемо.

Целью изобретения является упрощение схемы множительного устройства при ограниченных требованиях к точности.

Поставленная цель достигается тем, что в известное время-импульсное множительное устройство, содержащее операционный усилитель,инвертирующий вход которого подключен к первой обкладке интегрирующего конденсатора, компаратор, выход которого через первый мааатабный резистор подключен к первой обкладке интегрирующего конденсатора, и источники перемножаемых сигналов, один из которых подключен через второй масштабный резистор к инвертирующему входу операционного усилителя, введен выпрямительный мост, включенный между выходом операционного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора, в диагональ выпоямительного моста включены пос746574 ледовательно соединенные стабилитрон и другой источник перемножаемых сигналов, вход компаратора соединен со второй обкладкой интегрирующего конденсатора, выход операционного усилителя является выходом устрой— ства.

Принципиальная схема время-импульсного множительного устройства представлена на фиг.1. Кривые, поясняющие работу множительного устройства,приведены на фиг.2.

Время-импульсное множительное устройство содержит операционный усилитель 1, источник перемножаемого сигнала 2,интегрирующий конденса.— тор 3, первый масштабный резистор 4, второй масштабный резистор 5, ком паратор б, состоящий из масштабных резисторов 7 и 8 и операционного усилителя 9, выпрямительный мост на диодах 10-13, стабилитрон 14, другой источник перемножаемого сигнала 15.

Сущность изобретения состоит в том, что одновременно с переключением компаратора изменяется направление тока в интегрирующем конденсаторе 3, а следовательно, и выходного тока операционного усилителя 1, что и предложено использовать для коммутации выпрямительного моста и соответствующего смещения потенциала на выходе операционного усилителя 1, куда подключена нагрузка.

В предложенном устройстве отсутствует необходимость в амплитудном модуляторе на выходе компаратора, и среднее значение напряжения выхода не зависит от сопротивления нагрузки.

Устройство работает следующим образом. При положительном напряжении на выходе компаратора и указанной полярности источника 15 интегрирующий конденсатор 3 перезаряжаетerr током, равным сумме токов на резисторах 4 и 5, если предположить, что ток выхода операционного усилителя 1 равен нулю. и в результате напряжение на интег-

Рирующем конденсаторе

CIU (t)-и,()= ((3<,J, < о

В момент равенства величин токов через резисторы 7 и 8 в момент времени с„ компаратор переключателя.

Если предположить, что в обоих состояниях компаратора напряжение на его выходе стабильно и равно U то

З (4 6 а (Й

r e З- ЗС ХО с

7(4 5) )

Начальное напряжение на интегрирующем конденсаторе Uz(0) опреде(а) .Ь1 t at "ц,„о1, 0 Я

Вь1х л ъ

1 0 (. )oil (2.U +U )+ЭУ. ° Л+ 2 И ст

Так как конденсатор перезаряжается в симметричных пределах, то первый интеграл в (12) равен нулю, и тогда с.учетом (8) и 3 а„х

U — (Ы О вЂ” У. (33 выхgU D ст рЦ„ ляет с я предыдущим пере ключе ни ем и рави О К

u,(о)- „ (Я

После переключения компаратора конденсатор начинает перезаряжаться с а (6}

Время перезаряда до переключения компаратора (0 0к . .,(v,-g,).

В результате относительная разность длительностей пропорциональна, входному сигналу Х

tQt$ Jg ЙаЪ + в4 а ьок так как

) 0к а Ра (9)

° Соотношение (8) свидетельствует о

20 наличии линейной широтно-импульсной модуляции.

Кривые, поясняющие работу широтно-импульсного модулятора приве дены на фиг.2а.

Наличие выпрямительного моста не сказывается на напряжении на интегрирующем конденсаторе 3, так как токи на входе операционного усилителя 1 не изменяются. Следовательно, не изменяются и интервалы времени и t, а изменяется лишь напряжение на выходе операционного усилителя 1 на величину падения напряжения на выпрямительном мосте (фиг.26) °

На интервале 0 4 t < t< напряжение на выходе меньше напряжения на конденсаторе (фиг.26):

U,„0 -(2.u + U - J), (gp)

4О где U — прямое падение напряжения 0 на диодах 10-13, 0„, — напряжение стабилитрона 14; — Y — напряжение источника перемножаемого сигнала 15.

B интервале t4< t a t4+t напряжение на выходе больше найряжения на конденсаторе на ту же величину (фиг.26): вь1х=о +(>U +О -У). (44)

5О В этом случае среднее значение напряжения за цикл колебаний широтно-импульсного .модулятора

При напряжениях Х и Y переменного тока частотой f, которая значительно ниже частоты Г колебаний широтно-импульсного модулятора, первое слагаемое в (13) за период этой частоты равно нулю, а среднее значение

А

„„= К ц ) y,(tI (t)ж, (44 }

К о где Х и Ч вЂ” напряжения переменного тока.

Таким образом, (14) свидетельствует о достижении цели изобретения.

Необходимо отметить, что выходное напряжение практически не зависит от сопротивления нагрузки.

Схема выпрямительного моста может отличаться от приведенной на фиг.1 включением стабилитронов и источника сигнала. Например, может быть использовано два стабилитрона, включенных в смежные плечи вместо диодов, и исключен стабилитрон в диагонали. Из диагонали может быть исключен источник сигнала, который может быть подключен в одно или несколько плеч выпрямительного мос та.

Формула изобретения

Время-импульсное множительное устройство, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к первой обклад746574 ке интегрирующего конденсатора,компаратор, выход которого через первый масштабный резистор подключен к первой обкладке интегрирующего конденсатора, и источники перемйожаемых сигналов, один из которых подключен через второй масштабный резистор к инвертирующему входу операционного усилителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения множительного устройства при ограниченных требованиях к точности, в устройство введен выпрямительный мост, включенный между выходом операционного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора, в диагональ выпрямительного моста включены последовательно соединенные стабилитрон и другой источник перемножаемых сигналов, вход компаратора соединен со второй обкладкой интег2О рирующего конденсатора, выход операционного усилителя является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

25 . 1. Экспресс-информация "Приборы и элементй автоматики" Р 34, 1972, с. 4-5.

2. Корн Г., Кори Т. Электронные и аналоговые цифровые вычислительЗО ные машины.т.1,"Мир",N.,1967,с.361,. рис. 7.15.

3. Патент CILIA Р 3466460, кл. 307-229, опублик. 19?2 (прототип}.

746574

Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3950/40

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель Т. Сапунова

Редактор Б. Федотов Техред A. Щепанская Корректор М. Коста