Время-импульсное множительноделительное устройство

 

Союэ Советсйих

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и>7 7364 0 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 08. 02. 79 (21) 2722541/18-24 (51)М. Кл.з с присоединением эаявки Но

G 06 6 7/161

Государственный комитет

СССР по делам июбретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2 31 р 8 р Бюллетень М 3 9

Дата опубликования описания 251080 (53) УДК 681. 335 (088.8) (72) Автор., изобретения

АХ

И. В. Герасимов

Ленинградский ордена Ленина электротехнический--.институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговой и комбинированной вычислительной технике и позволяет выработать напряжение постоянного тока в соответствии с зависимостью о - кv где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

3р — значение тока опорного источ- 10 ника постоянного тока;

9фр&з- относительные длительности входных широтно-модулированных сигналов;

0 — выходное напряжение постоянного тока и может найти при/ менение в информационно-вычислительных и управляющих системах, обрабатывающих широтно-импульсную информацию, а также в ряде других систем.

Известно устройство, содержащее уравновешенный мост,. в плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы, управляющие входы импульс-25 но-управляемых резисторов первого, второго и третьего плеч моста являются входами устройства, первая вершина моста подключена к источнику опорного напряжения постоянного тока, g0 вторая и четвертая вершины моста через усредняющие конденсаторы, а третья вершина непосредственно подключены к шине нулевого потенциала, вторая и четвертая вершины подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого через широтно-импульсный модулятор соединен с выходом устройства и управляющим входом импульсно-управляющего резистора четвертого плеча j1).

Однако в этом устройстве выходной сигнал, подчиняющийся множительно-делительной зависимости от входных

ШИМ-сигналов, представлен в широтноимпульсной форме.

Известно устройство, в котором выходной сигнал представлен в виде напряжения постоянного тока (2).

Однако здесь входные переменные являются не ШИМ-сигналами, а напряжениями постоянного тока.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является время-импульсное множительно-делительное устройство, содержащее операционный усилитель, выход. которого является выходом устройства, последовательно соединенные первый ключ и первый мас773640 штабный резистор, включенные и цепь обратной связи операционного усилителя, управляющий вход первого ключа является первым входом устройства, первый усредняющий конденсатор, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя, последовательно оединенные второй и третий ключи, одключенные ко входу операционного усилителя, первый элемент НЕ, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, а вход — к управляющему входу третьего ключа, вход второго ключа через последовательно соединенные второй резистор и второй усредняющий конденсатор. подключен к шине нулевого потенциала, четвертый и пятый ключи и второй элемент НЕ, выход которого подключен к управляющему входу четвертого ключа (3).

Недостатком этого устройства является сложность, невысокие показате- 25 ли точности и надежности.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен опорный источ-д ник постоянного тока, выход которого через четвертый ключ подключен к шине нулевого потенциала, а через пятый ключ к первой обкладке второго усредняющего конденсатора, управляющий вход пятого ключа подключен ко входу второго элемента НЕ и является вторым входом устройства, управляющий вход третьего ключа является третьим нходом устройства, выход второго ключа подключен к шине нулевого потенциала.

На чертеже изображена функциональная схема время-импульсного множительно-делительного устройства.

Устройство содержит операционный усилитель 1, в цепь обратной связи ко-40 торого включены последовательно соединенные ключ 2, управляющий вход которого соединен с первой входной клеммой устройства, резистор 3, усредняющий конденсатор 4,.ключи 5 и 6. Управ-45 ляющий вход ключа 5 через элемент

НЕ 7, а управляющий вход ключа 6 непосредственно соединены со второй входной клеммой устройства. Общий сиг. нальный нажим ключей 5 и 6 через последовательно соединенные резистор 8 и усредняющий конденсатор 9 подключен к общей точке схемы. Выход опорного источника 10 постоянного тока через ключ 11, управляющий вход которого соед}анен с третьей входной клеммой M устройства, соединен с общим зажимом резистора 8 и усреднякюцего конденсатора 9, а через ключ 12, управляющий вход которого через элемент НЕ 13 соединен с третьей входной клеммой д устройства, соединен с общей точкой схемы.

Принцип работы устройства состоит в усреднении широтно-модулированных последовательностей импульсов тока с последующим преобразованием результата в среднее значение напряжения.

Устройство работает следующим образом.

На его первую клемму поступает

М-сигнал с относительной длительостью Е}. Этот ШИМ-сигнал управляет средним значением проводимости двухполюсника в цепи обратной связи операционного усилителя 1. Среднее значение проводимости такого днухполюсника равно

G 6 О, (1) где G — проводимость резистора 3.

На вторую клемму устройства поступает LtlHM-сигнал с относительной длительностью & . Этот ШИМ-сигнал парафазно управляет ключами 6 и 5, обеспечивающими широтно-импульсную модуляцию тока }„ который протекает через резистор 8 и задается НС-цепью (8, 9) и опорным источником 10 постоянного тока. Среднее значение тока ЛЕ},но входной цепи операционного усилителя 1 при услонии пренебрежимо малых пульсаций напряжения на конденсаторе 9 равно еч (2) при } = 0 (3) где U© — среднее значение напряжения на конденсаторе 9;

68 — проводимость резистора 8.

Среднее значение напряжения 0 за период Т ШИМ-сигнал на конденсаторе 9 можно найти из условия баланса количества электричества 0.,получаемого этим конденсатором при его заряде от опорного источника постоянного тока J и течение времени

Сэ =Т8э замкнутого состояния ключа 11, и теряемого н течение времени Т- С разомкнутого состояния ключа 11 при разряде(р„эртоком, определяемым проводимостью G резистора 8. Поскольку ключи 5 и 6 управляются вторым входным ШИМ-сигналом с относительной длительностью Вц парафазно, то с учетом потенциально заземленного входного зажима операционного усилителя 1 можно считать конденсатор 9 постоянно (но времени) зашунтиронанным резистором 8.

Из условия баланса q. С . i где 4л} }ВФър а - З Сэ - U,,G Z

U}} G g( непосредственно следует, что

0 эо (4)

При йдеал1.йом операционном усилителе.

1 (входное сопротивление и коэффициент усиления по напряжению бесконечно велики) среднее значение его выходного напряжения U с учетом выражений (1)-(4) равно вт, о К Э, u-- — — - — .— -K3 о 6}}„„

Применение н устройстве опорного источника постоянного тока позно773640 ляет получить положительный эффект как за счет уменьшения числа используемых в вычислительном устройстве комплектующих иэделий, так и за счет упрощения технологии его изготовления и настройки при одновременном улучше нии надежностных и точностных пока-. зателей.Кроме того, предлагаемое устройство имеет более широкую область применения, поскольку в отличие от известных устройств, оно.обеспечивает обработку асинхронных и асинфазНых ШИМ-сигналов.

Уменьшение числа комплектующих изделий достигается за счет исключения в предлагаемом устройстве всех, эа исключением двух элементов НЕ, 15 цифровых элементов для предварительной логической обработки ШИМ-сигналов, а также сокращением в 2,5 раза числа прецизионных резисторов и в

1,5 раза усредняющих конденсаторов. 20

Упрощение технологии его изготовления и настройки обеспечивается, в основном, снижением требований к качеству используемых во входной цепи операционного усилителя ключей. Ключи 11 и 12 являются токовыми, а к ключам 5 и 6 предъявляются лишь требования идентичности прямых сопротивлений и отсутствия остаточных напряжений. Кроме того, в предлагаемом устройстве через эти ключи не протекает значительный сквозной ток. Этот ток, обусловленный, опорным источником напряжения постоянного тока, накладывает дополнительные ограничения как на прямые сопротивления самих 35 ключей в переходном режиме изменения их состояний, так и на режим функционирования операционного усилителя.

Надежностные и точностные показатели предлагаемого устройства повышаются как за счет уменьшения числа комплектующих изделий, так и за счет улучшения режимов работы ключевых элементов. Кроме того, в этом устройстве полностью исключены погрешности обработки ШИМ-сигналов за счет возможной их асинхронности и асинфазности.

Формула изобретения

Время-импульсное множительно-делительное устройство, содержащее операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, последовательно соединенные первый ключ и первый масштабный резистор, включенные в цепь обратной связи операционного ус лителя, управляющий вход первого ключа является гервым входом устройства, первый усредняющий конденсатор, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя, последовательно соединенные второй и третий ключи, подключенные ко входу операционного усилителя, первый элемент

НЕ, выход которого подключен к управляющему входу второго ключа, а вход— к управляющему входу третьего ключа, Вход второго ключа через последовательно соединенные второй резистор и второй усредняющий конденсатор подклю- чен к шине нулевого потенциала, четвертый и пятый ключи, и второй элемент НЕ, выход которого подключен к управляющему входу четвертого ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его точности, в него введен опорный источник постоянного тока, выход которого через четвертый ключ подключен к шине нулевого потенциала, а через пятый ключ к первой обкладке второго усредняющего конденсатора, управляющий вход пятого ключа подключен ко входу второго элемента НЕ и является вторым выходом устройства, управляющий вход третьего ключа является третьим входом устройства, выход второго ключа подключен к шине нулевого потенциала.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 260290, кл. G Об G 7/161, 1968.

2. Мурсаев А. Х., Смолов В. Б., Угрюмов B. П. Прецизионное быстро-. действующее время-импульсное множительно-делительное устройство. "Автометрия", 1975, М 4.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 608171, кл. G Об G 7/161, 1976 (прототип).

773640

Составитель Т. Сапунова

Ре анто Е. Лушникова Тех д Н.Г аб Ко енто М. Ша оши

Заказ 7507/63 Тираж 7 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб. д. 4 5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4