Время-импульсное множительное устройство и его варианты

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (и)8 796 О 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51) <. )(л.

{22) ЗаЯвлено 260380 (21) 2899123/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 071181. Бюллетень Йо 41

G 06 G 7/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений . н открытий (53) УДК 681. 335 (088. 8) Дата опубликования описания 0711.81

: В.У. Кизилов: и В.М. Максимов

3 (72) Авторы изобретения

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ленина (71) Заявитель (54) ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО И ЕГО ВАРИАНТЫ

Предлагаемое устройство относится к области электроизмерительной и аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для перемножения двух аналоговых сигналов в системах автоматического управления„ в измерительных преобразователях активной мощности и эффективного значения переменного напряжения

Известны время-импульсные множительные устройства 51J, состоящие из широтно-импульсного и амплитудного модуляторов. Наличие амплитудного модулятора, требующего специальных элементов для управления этим модулятором (трансформаторы, транзисторные схемы сдвига уровня) усложняет схему множительного устройства, снижает ее надежность, приводит к дополнительным погрешностям.

Наибодее близким к изобретению является множительное устройство $2), содержащее широтно-импульсный модулятор и двухтактный транзисторный амплитудный модулятор.

Недостатком этого множительного устройства является наличие транзисторного амплитудного модулятора, состоящего из четырех транзисторов и требующего двух электрически изолированных каналов управления, что значительно усложняет схему.

Целью изобретения является упрощение время-импульсного множительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, .что в предложенное время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно импульсный модулятор, источник первого входного сигнала, выход которого подключен ко входу широтно-импульс— .ного модулятора и источник второго входного .сигнала, введены первый и второй токозадающие резисторы и первый и второй ключевые диоды. Первые выводы токозадающих резисторов объединены и подключены к выходу широтно-импульсного модулятора. Второй вывод первого токозадающего резистора подключен к аноду первого ключевого диода, катод которого подключен к од-. ному выходу источника второго входного сигнала; а. второй вывод второго токозадающего резистора подключен к катоду второго ключевого диода, анод которого подключен к другому выходу источника второго входного сигнала.

На фиг.1 приведена функциональная схема время-импульсного множительно30 го устройства, в которой две парал879601 лельные одинаковые ветви, состоящие из резистора, диода и второго источника управляющего сигнала, подключены к выходу широтно-импульсного модулятора непосредственно на фиг.2 вариант предлагаемого устройства, в котором две параллельные ветви под» ключены к выходу широтно-импульсного модулятора через конденсатор; на фиг.3 дана форма напряжения на выходе широтно-импульсного модулятора.

Время-импульсное множительное устройство содержит широтно-импульсный модулятор 1, источник первого входного сигнала 2, разделительный конденсатор. 3, токозадающие резисторы 4 и 5, ключевые диоды б и 7 и ис- (5 точник второго входного сигнала 8.

Ко входу модулятора 1 подключен источник первого входного сигнала 2, к выходу непосредственно (см.фиг.1) либо через конденсатор 3 .(см. фиг.2) щ подключены две одинаковые параллельные ветви, одна иэ которых содержит последовательно соединенные токозадающий резистор 4, ключевой диод 6, а другая — токозадающий резистор 5 и ключевой диод 7.

Рассмотрим работу схемы множительного устройства, приведенного на фиг.1.

Предположим, что широтно-.импуль "ный модулятор генерирует на выходе двухполярные прямоугольные импульсы различной амплитуды 0(+)и U a) (см. фиг.3,а) . Причем среднее значение выходного напряжения широтно-импульсного модулятора за период его работы 35 (за время тл+ t<) равно нулю, что имеет место во многих широтно-импульсных модуляторах, выполненных с применением магнитных сердечников.

Относительная разность . положи- 4р тельного Сл и отРицательного t1 импульсов выходного напряжения широтно-импульсного модулятора, определяется следукщим соотношением: (i) 45

= t„+t1 = 11 где 0а- напряжение источника 2;

К вЂ” коэффициент пропорциональности

При положительном напряжении на выходе широтно-импульсного модулятора с амплитудой Uô)áóäåò открыт диод б. Ток через него (полагая ключевые диоды б, 7 идеальными, а полярность напряжения источника второго входного сигнала 8 соответствукщей фиг.1) равен

Ц вЂ” 0

„() а "в (4

60, где 0 в — напряжение источника 8;

R - сопротивление резистора 4

При отрицательном напряжении широтно-импульсного модулятора с амплитудой Up открыт диод 7 и ток через него is будет равен

0(-) -0,(-) "о в, д) 5 где R5" сопротивление резистора 5.

Среднее значение тока i

Со „ 1 („+ ) R .t„+t1

Поскольку первый член в (4) определя ется величиной

0 а t„- )а tg (ь) () которая представляет среднее значение напряжения выхода широтно-импульсного модулятора за период его работы, то он равен нулю. Соотношение (4) с учетом этого .соображения и с учетом выражения (1) преобразуем к следующему виду:

К

,„= — Usus, ()

Как видно из выражения (5), среднее значение тока на выходе множительного устройства за период работы широтно-импульсного модулятора пропорционально произведению входных управляющих сигналов.

Если среднее значение напряжения на выходе широтно-импульсного модулятора не равно нулю, но выходное нап ряжение имеет стабильную амплитуду (Uo = 0с = Uo ) (фиг 3 б) что так() (-) же имеет место во многих схемах широтно-импульсных модуляторов, то среднее значение выходного тока в этом случае равно („=kUo Vr+RUeu (6) К

Если входные сигналы Ugu Ugявля— ются периодическими функциями с периодом Т и их средние значения за период Т равны нулю, что имеет место пои использовании множительных устройств в измерительных преобразователях активной мощности.или эффективного значения переменного напряжения, то среднее значение выходного тока множительного устройства за период входных сигналов будет равно среднему значению произведения входных сигналов. т — «= —.Д. "В"1 () г, 1 К са т,) ар а

Первый член из выражения (6) в этом случае обращается в нуль, поскольку среднее значение U за период Т рав879G01 (+) . (У)

ЬЫХ 08 4" 4

30

Формула изобретения

5Î (11) но нулю. Если же требуется перемножить мгновенные значения входных сигналов с помощью предлагаемого множительного устройства, когда среднее значение напряжения выхода широтноимпульсного модулятора не равно нулю, в предлагаемом устройстве между широтно-импульсным модулятором .и диодной цепью необходимо включить конденсатор, а выходной сигнал снимать в виде напряжения с диодной цепи (фиг.2) .

При положительном (+) напряжении на выходе широтно-импульсного модулятора при условии, что 0,) )0))max открывается как и в предыдущем случае диод 6. Напряжение на выходе множительного устройства UBix в этом 15 случае равно где i4 — ток, протекающий через ди.(+) од 6.

При отрицательном (-) напряжении на выходе широтно-импульсного модулятора открывается диод 7 и напряжение на выходе множительного устройства

U() равно ьь!х где i — ток через диод 7.

При выводе соотношений (8), (9) диоды 6, 7 предполагаются идеальными. Среднее за период работы широтноимпульсного модулятора напряжение 0 „

I на выходе множительного устройства 35 определяется следукщим образом:

)8) (-) 0 (1О) ьых.cn „+ t < где t — длительность положительного

1 импульса широтно-импульсного модулятора; длительность отрицательного

2 импульса широтно-импульсного модулятора.

Учитывая соотношения (8), (9), из выражения (10) получим, полагая

К4 еа R5 R

08(1- )) М ),-1() )

0))ьи.с) + +

B соотношении (11) величина (+) «iR-) (55

t g+ty ем тока через конденсатор 3 за период работы широтно-,импульсного модулятора. Поскольку в установившемся режиме работы широтно-импульсного модулятора среднее значение тока через конденсатор должно быть равно нулю, то велвввва а рав,5+It е ;(-)

t tg на нулю. C учетом этого из формул (1) и (2) получим

UBa(xcc=KUgU8 {12) Иэ выражения (12) следует, что среднее за период работы широтно-импульсного модулятора напряжение на выходе предлагаемого устройства в этом случае пропорционально произведению входных управляющих сигналов.

Таким образом, предлагаемое множительное устройство не содержит амплитудного модулятора, а следовательно, имеет простую и более надежную схему по сравнению с прототипом. В предлагаемом множительном устройстве исключено влияние емкостных связей между каналами управления амплитудным модулятором, поскольку они отсутствуют, что расширяет также частотныи диапазон работы устройства.

Использование предлагаемого устройства в измерительных преобразователях активной мощности и эффективного значения переменного напряжения, а также в системах автоматического регулирования даст положительный эффект, поскольку повысится надежность работы указанных систем, уменьшатся их габариты н вес.

1. Время-импульсное множительное устройство, включающее широтно-импульсный модулятор, источник первого входного сигнала, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модулятора, источник второго входного сигнала, о т л и ч ающ е е с я тем, что с целью упрощения устройства, оно содержит первый и второй токозадакщие резисторы и первый и второй ключевые диоды, первые выводы токозадающих резисторов объединены и подключены к выходу широтноимпульсного модулятора, второй вывод первого токозадакщего резистора подключен к аноду первого ключевого диода, катод которого подключен к одному выходу источника второго входного сигнала, а второй вывод второго токозадающегo резистора подключен к катоду второго ключевого диода, анод которого подключен к другому выходу источника второго входного сигнала.

2. Устройство по п.1, включающее широтно-импульсный модулятор,источние первого входного сигнала, выход которого подключен к входу широтноимпульсного модулятора,и источник второго входного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первый и второй токозадающие резисвв торы, первый и второй ключевые диоды и разделительный конденсатор, первые

879601

ВНИИПИ Заказ 9722/20 Тираж 748 Подписное

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул.Проектная,4 выводы токозадающих резисторов объединены и через разделительный конденсатор подключены к выходу широтно-импульсного модулятора, второй вывод первого токоэадающего резистора подключен к аноду первого ключевого диода, катод которого подключен к одному выходу источника второго входного сигнала, а второй вывод второго токоэадиющего резистора подключен к катоду второго ключевого диода, анод которого подключен к другому входу источника второго входного сиги ала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Г. Кори, Т. Кори. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вы5

11 II числительные машины. т.1, М-, Мир

1967, с ° 353.

2. Бенин В.Л., Кизиллов В.У.

Статические измерительные преобразователи электрической мощности. М., "Энергия", 1972, с. 67.