CS215595B1

CS215595B1 - Wiring a DC to DC converter

Info

Publication number: CS215595B1
Application number: CS236880A
Authority: CS
Inventors: Vojtech Prchlik; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Original assignee: Vojtech Prchlik; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Priority date: 1980-04-04
Filing date: 1980-04-04
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Podstata vynálezu spočívá v tom, že první vstup prvního hradla s otevřeným kolektorem je spojen s prvním výstupem diferenčního členu, jehož druhý výstup je spojen s prvním vstuppeo druhého hradla s otevřeným kolektorem. Druhé výstupy prvního a druhého hradla s otevřeným kolektorem jsou spojeny. Výstup prvního hradle s otevřeným kolektorem a výstup druhého hradle s otevřeným kolektorem jsou spojeny přes své kolektorové odpory jednak se zdrojem napětí a jednak přes dvojici svých v sérii řazených vazebních odporů na invertující resp. neinvertující vstup operačního zesilovače. Invertující vstup operačního zesilovače je propojen přes paralelně zařazený zpětnovazební odpor a zpětnovazební kondenzátor na výstup operačního zesilovače a neinvertující vstup operačního zesilovače je propojen přes paralelně řazený zemnící odpor 8 zemnící kondenzátor na svorku s nulovým potenciálem.The essence of the invention lies in the fact that the first input of the first open-collector gate is connected to the first output of the differential element, the second output of which is connected to the first input of the second open-collector gate. The second outputs of the first and second open-collector gates are connected. The output of the first open-collector gate and the output of the second open-collector gate are connected via their collector resistors to a voltage source and via a pair of their series-connected coupling resistors to the inverting and non-inverting inputs of the operational amplifier. The inverting input of the operational amplifier is connected via a parallel-connected feedback resistor and feedback capacitor to the output of the operational amplifier, and the non-inverting input of the operational amplifier is connected via a parallel-connected grounding resistor 8 and a grounding capacitor to a terminal with zero potential.

Description

Vynález se týká zapojení převodníku šířkově modulovaného signálu na stejnosměrné nepěti.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength-modulated DC-to-DC converter.

Převodníky šířkově modulovaného signálu ne stejnosměrné napětí sa užívsjí čssto v systémech polohového řízení servomechsnismů. Šířkově modulovaný signál je například výstupním signálem polohového diferenčního členu, ve kterém se porovnávají skutečná a žádaná poloha výstupního členu polohového servomechanismu, přičemž nositelem informace u obou těchto střídavých signálů je fázový posuv. Často je požadováno, aby při rovnosti skutečné a žádané hodnoty fyzikální veličiny transformované na fázový posuv střídavého signálu byla nulová šířka impulsů ne výstupu diferenčního členu a zneménku rozdílu skutečné a žádané polohy odpovídala polarita napětí na výstupu převodníku.Frequency-modulated non-DC converters are used frequently in servo positioning systems. For example, the width-modulated signal is an output signal of the position differential member, in which the actual and desired positions of the output member of the position servo mechanism are compared, the phase shift being the information carrier for both of these alternating signals. Often, it is required that, when the actual and reference values of the physical quantity transformed to the phase shift of the AC signal are equal, the pulse width at the output of the differential member is zero and the difference between the actual and reference position corresponds to the polarity of the voltage at the output.

Obvody diferenčních členů jsou obvykle provedeny tek, že jednomu zneménku rozdílu fází porovnávaných střídavých signálů přísluší jeden výstup diferenčního členu, opačnému zneménku rozdílu fází druhý výstup diferenčního členu, přičemž šířkově modulované impulsy ne obou výstupech mají jednu polaritu. Převod těchto signálů ne impulsy obojí polarity je řešen nejčastěji použitím tranzistorů opačné vodivosti, které jsou připojeny ne zdroje napětí o kladné a záporné polaritě. Převod těchto impulsů ne stejnosměrné napětí se dosahuje aktivními nebo pasivními filtry.The circuits of the differential members are usually made so that one phase difference sign of the compared AC signals is assigned to one output of the differential member, the other phase difference sign to the other output of the differential member, with width modulated pulses on both outputs having one polarity. Conversion of these signals to pulses of both polarities is mostly solved by using transistors of opposite conductivity, which are connected to voltage sources of positive and negative polarity. The conversion of these pulses to DC voltage is achieved by active or passive filters.

Nevýhodou tohoto řešeni je, že vlivem omezených dynamických vlastností transistorů je obtížné docílit linearitu statické charakteristiky převodníku pro malé šířky impulsů, navíc strmost této statické charakteristiky pro každé znaménko rozdílu fází je vždy závislá na přesné hodnotě napětí kladné a záporné polarity napájející transistory zařazené na výstupu diferenčního členu. Výstupní impedance obvodu s transistory je relativně vysoká, což mnohdy přináší obtíže při realizaci následného filtračního členu.The disadvantage of this solution is that due to the limited dynamic properties of the transistors it is difficult to achieve linearity of the static characteristic of the transducer for small pulse widths; moreover, the steepness of this static characteristic for each phase difference sign is always dependent on the exact voltage value member. The output impedance of the transistor circuit is relatively high, which often causes difficulties in implementing the subsequent filter element.

Mnohé z těchto nevýhod odstraňuje zapojení převodníku šířkově modulovaného signálu ne stejnosměrné napětí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že první vstup prvního hradla s otevřeným kolektorem je připojen na první výstup diferenčního členu, první vstup druhého hradla s otevřeným kolektorem je připojen na druhý výstup diferenčního členu, přičemž druhý vstup prvního hredla s otevřeným kolektorem 8 druhý vstup druhého hradla s otevřeným kolektorem jsou spojeny. Výstup prvního hradla 8 otevřeným kolektorem je jednak propojen přes kolektorový odpor prvního hradla se zdrojem napětí a jednak je přes dvojici v sérii řazených vazebních odporů prvního hradla propojen s invertujicim vstupem operačního zesilovače. Mezi společný bod vazebních odporů prvního hradle a svorku s nulových potenciálem je připojen filtrační kondenzátor invertujícího vstupu. Výstup druhého hradle s otevřeným kolektorem je jednak propojen přes kolektorový odpor druhého hradle se zdrojem napětí a jednak je přes dvojici v sérii řazených vazebních odporů druhého hradla propojen a neinvertujícím vstupem operačního zesilovače, přičemž mezi společný bod vazebních odporů druhého hradle a svorku s nulovým potenciálem je připojen filtrační kondenzátor neinvertujícího vstupu. Invertující vstup operačního zesilovače je propojen přes paralelně zařazený zpětnovazební odpor e zpětnovazební kondenzátor na výstup operačního zesilovače a neinvertující vstup operačního zesilovače je propojen přes paralelně řazený zemnící odpor a zemnící kondenzátor ne svorku s nulovým potenciálem.Many of these disadvantages are overcome by the wiring of a non-DC width modulated signal converter according to the invention, wherein the first input of the first open collector gate is connected to the first output of the differential member, the first input of the second open collector gate is connected to the second output. the second inlet of the first open collector shaft 8 is connected to the second inlet of the second open collector gate. The output of the first gate 8 through the open collector is connected via a collector resistor of the first gate to a voltage source and is connected to an inverting input of an operational amplifier via a pair of series of coupled coupling resistors of the first gate. The inverting input filter capacitor is connected between the common point of the first gate coupling resistance and the zero potential terminal. The output of the second open-collector gate is connected via a collector resistor of the second gate to a voltage source and connected via a pair in a series of connected second-gate coupling resistors to the non-inverting input of the operational amplifier. non-inverting filter capacitor connected. The inverting input of the operational amplifier is connected via a parallel connected feedback resistor e the feedback capacitor to the output of the operational amplifier, and the non-inverting input of the operational amplifier is connected via a parallel connected grounding resistor and the ground capacitor to a zero potential terminal.

Výhod8 zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že Šířkově modulovaný signál se vyskytuje pouze v logických obvodech, jejichž dynamické vlastnosti zaručují, Se při zpracování impulsů nedojde k jejich zkreslení. Kolísání napájecího napětí zdroje napětí i napájecího napětí operačního zesilovače nemá vliv na linearitu převodu šířky impulsu na stejnosměrné napětí. Převodník má melou výstupní impendanci, což zjednodušuje napojení dalších obvodů na jeho výstup.The advantages of the circuitry according to the invention are that the width-modulated signal occurs only in logic circuits whose dynamic properties guarantee that they are not distorted in the pulse processing. Fluctuations in the supply voltage of both the power supply and the operational amplifier do not affect the linearity of the pulse width to DC conversion. The converter has a low output impedance, which simplifies the connection of other circuits to its output.

Přehled zapojení podle vynálezu je znázorněn na výkresu, který představuje blokové schéma zapojení.An overview of the circuit according to the invention is shown in the drawing, which is a block diagram of the circuit.

První vstup prvního hradla 1 s otevřeným kolektorem je propojen na první výstup šířkově modulovaných impulsů diferenčního členu 16 přiřazený jednomu, např. kladnému znaménku rozdílu fází porovnávaných signálů.The first input of the first open-collector gate 1 is coupled to the first output of the width-modulated pulses of the differential member 16 assigned to one, e.g., positive sign of the phase difference of the compared signals.

První vstup druhého hradla 2 s otevřeným kolektorem je propojen na druhý výstup šířkově modulovaných impulsů diferenčního členu 16 přiřazený druhému, např. zápornému znaménku rozdílu fází porovnávaných signálů.The first input of the second open collector gate 2 is coupled to the second output of the width modulated pulses of the differential member 16 assigned to the second, e.g., negative, phase difference signal of the compared signals.

Výstup prvního hrsdls 1 s otevřeným kolektorem je propojen jednak přes kolektorový odpor 14 prvního hradle na zdroj lj napětí, jednak je propojen přes dvojici v sérii řazených vazebních odporů g a 4 prvního hradla na invertující vstup operačního zesilovače g. Výstup druhého hradla 2 s otevřeným kolektorem je propojen jednak přes kolektorový odpor lg druhého hradla na zdroj lj napětí, jednak je propojen přeš dvojici v sérii řazených vazebních odporů g a 6 druhého hradla na neinvertující vstup operačního zesilovače g. Mezi společný bod vazebních odporů g a 4 prvního bradla a svorku s nulovým potenciálem je zapojen první filtrační kondenzátor J invertujícího vstupu, mezi společný bod vazebních odporů g, 6 druhého hradle a svorku s nulovým potenciálem je zapojen druhý filtrační kondenzátor 8 neinvertujícího vstupu. Neinvertující vstup operačního zesilovače g je dále propojen přes paralelní kombinaci zemnícího odporu 10 a zemnícího kondenzátoru 11 na svorku s nulovým potenciálem. Invertující vstup operačního zesilovače g je propojen s výstupem tohoto zesilovače paralelní kombinací zpětnovazebního odporu 12 a zpětnovazebního kondenzátoru lg. Druhý vstup prvního hradla 1 s otevřeným «kolektorem a druhý vstup druhého hradla 2 s otevřeným kolektorem jsou spolu propojeny a mohou být využity k blokování vstupu převodníku.The output of the first open collector hrsdls 1 is connected via a collector resistor 14 of the first gate to a voltage source 11 and connected via a pair in a series of coupled coupling resistors g 4 of the first gate to an inverting input of an operational amplifier g. connected through the collector resistor lg of the second gate to the voltage source lj and connected through a pair in series of coupled coupling resistors ga 6 of the second gate to the non-inverting input of the operational amplifier g. a first filter capacitor 8 of the inverting input, between the common coupling resistor point g, 6 of the second gate and the zero potential terminal, a second filter capacitor 8 of the non-inverting input is connected. The non-inverting input of the operational amplifier g is further coupled through a parallel combination of the grounding resistor 10 and the grounding capacitor 11 to a zero potential terminal. The inverting input of the operational amplifier g is coupled to the output of this amplifier by a parallel combination of the feedback resistor 12 and the feedback capacitor lg. The second input of the first open collector gate 1 and the second input of the second open collector gate 2 are interconnected and can be used to block the converter input.

Objeví-li se šířkově modulovaný signál ne prvním vstupu prvního hradla 1 s otevřeným kolektorem je na prvním vstupu druhého hradla 2 s otevřeným kolektorem napětí odpovídající hodnotě logické jedničky. Jestliže je na druhém vstupu prvního hradla 1 s otevřeným kolektorem a také na druhém vstupu druhého hradla 2 s otevřeným kolektorem napětí odpovídající hodnotě logické jednotky, je na výstupu prvního hradla 1 s otevřeným kolektorem šířkově modulovaný signál o amplitudě určené napětím zdroje lj napětí a na výstupu druhého hradle 2 s otevřeným kolektorem je soturační napětí výstupního tranzistoru druhého hradla 2 s otevřeným kolektorem. Na výstupu operačního zesilovačp g existuje stejnosměrné napětí úměrné šířce impulsů na prvním výstupu diferenčního členu 16.If a width modulated signal occurs at the first input of the first open collector gate 1, there is a voltage corresponding to the logic 1 value at the first input of the second open collector gate 2. If the second input of the first open collector gate 1 and also the second input of the second open collector gate 2 has a voltage corresponding to the logical unit value, the output of the first open collector 1 is a width modulated amplitude signal determined by the voltage of the voltage source 1j The second open collector gate 2 is the soturation voltage of the output transistor of the second open collector gate 2. At the output of the opamp g there is a DC voltage proportional to the pulse width at the first output of the differential member 16.

• Objeví-li se šířkově modulovaný signál na prvním vstupu druhé hradla 2 s otevřeným kolektorem je na prvním vstupu prvního hradle 1 s otevřeným kolektorem napětí odpovídající logické jédničce. Jestliže je ne druhém vstupu prvního hradle 1 s otevřeným kolektorem a také na druhém vstupu druhého hradla 2 s otevřeným kolektorem napětí odpovídající hodnotě• If a width modulated signal occurs at the first input of the second open collector gate 2, there is a voltage corresponding to the logic unit at the first input of the first open collector gate 1. If there is no voltage corresponding to the value of the second input of the first open collector gate 1 and also at the second input of the second open collector gate 2

215 595 logické jedničky, je ns výstupu druhého hradla 2 s otevřeným kolektorem šířkově modulovaný eignál o amplitudě určené napětím zdroje napětí a na výstupu prvního hradle 1 s otevřeným kolektorem je satursční napětí výstupního transistoru prvního hradla 1 s otevřeným kolektorem. Na výstupu operačního zesilovače g existuje stejnosměrné napětí úměrné šířce impulsů ne druhém výstupu deferenčního členu 16·215 595 of the logic one, the ns output of the second open-collector gate 2 is a width-modulated amplitude signal determined by the voltage of the voltage source and at the output of the first open-collector gate 1 is the satursive voltage of the output transistor of the first open-collector. There is a DC voltage proportional to the pulse width at the output of the operational amplifier g at the second output of the differential member 16 ·

Převodník lze s výhodou použít v systémech polohového řízeni servomechanismů, např. u číslicově řízených obráběcích strojů.The transducer can be advantageously used in position control systems of servomechanisms, eg in numerically controlled machine tools.

Claims

Connection of a width-modulated signal converter from the output of the differential member to DC voltage, characterized in that the first input of the first open-collector gate (1) is connected to the first output of the differential member (16); a second output of the differential member (16), wherein the second input of the first open collector gate (1) and the second input of the second open collector gate (2) are coupled, the output of the first open collector shaft (1) is connected via a collector resistor (14) ) of the first gate with the voltage source (17) and the unit is coupled via a pair in series of coupled coupling resistors (3, 4) of the first gate to the inverting input of the operational amplifier (9), between the common point of coupling resistors (3, 4) the zero-potential terminal is connected to the first inverting input filter capacitor (7), output d The open collector gate (2) is connected via a collector resistor (15) of the second gate to a voltage source (17) and the unit is connected to a non-inverting input of an operational amplifier (9) via a pair of cut gate coupling resistors (5, 6). ), wherein a second filter capacitor (8) of the non-inverting input is connected between the common point of the second gate coupling resistors (5, 6) and the zero potential terminal, the inverting input of the operational amplifier (9) being connected via a parallel connected feedback resistor (12); the feedback capacitor (13) to the output of the operational amplifier (9) and the non-inverting input of the operational amplifier (9) are connected via a parallel connected grounding resistor (10) and the ground capacitor (11) to a zero potential terminal.