PL65298B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 29.IV.1972 I 65298 KI. 42 m4, 7/20 MKP G 06 g 7/20 cz-:<.zv.Wspóltwórcy wynalazku: Stefan Kosztowski, Jan Lukaszewicz Wlasciciel patentu: Przemyslowy Instytut Automatyki i Pomiarów, Warszawa (Polska) Analogowy blok przeliczajacy dzielacy i pierwiastkujacy i Przedmiotem wynalazku jest uklad analogowe¬ go bloku przeliczajacego dzielacego i pierwiastku¬ jacego.Znane rozwiazania ukladów przeliczajacych ba¬ zuja na wzmacniaczach pradu stalego i elemencie mnozacym. Dzielenie dwóch sygnalów uzyskuje sie stosujac w sprzezeniu zwrotnym wzmacniacza pra¬ du stalego element mnozacy. Zastosowanie w sprzezeniu zwrotnym elementu podnoszenia do kwadratu pozwala osiagnac dzialanie pierwiastko¬ wania. Operacje podnoszenia do kwadratu wyko¬ nuje sie w oparciu o element mnozacy. W znanych ukladach mnozacych pracujacych na zasadzie pod¬ wójnej modulacji impulsu, podstawowymi zespo¬ lami sa: modulator szerokosci impulsu, modulator wysokosci impulsu, wzmacniacz pradu stalego.Modulator szerokosci impulsu formujacy impulsy o wypelnieniu wprost proporcjonalnym do sygna¬ lu wejsciowego pracuje najczesciej w ukladzie zamknietym zlozonym ze wzmacniacza pradu sta¬ lego, którego sygnal wyjsciowy zsumowany z prze¬ biegiem trójkatnym steruje element progowy for¬ mujacy impulsy prostokatne o stalej amplitudzie.Wartosc srednia tych impulsów uzyskana w filtrze usredniajacym jest porównywana z sygnalem wej¬ sciowym na wejsciu wzmacniacza. Poniewaz war¬ tosc srednia przebiegu impulsowego jest wprost proporcjonalna do wypelnienia impulsów to zna¬ czy stosunku szerokosci impulsu do okresu powta¬ rzania impulsów, uzyskuje sie wymagana propor- 20 30 cjonalna zaleznosc wypelnienia impulsów od syg¬ nalu wejsciowego.Otrzymany sygnal impulsowy z toru modulacji szerokosci impulsu steruje przetwornik napiecia stanowiacy tor modulacji wysokosci impulsu. Prze¬ twornik napiecia sklada sie z modulatora wyso¬ kosci impulsu i filtru usredniajacego. Modulator wysokosci impulsu jest elementem przenoszacym na swoje wyjscie drugi sygnal wejsciowy w takt sygnalu impulsowego, w ten sposób wartosc sred- dnia napiecia na wyjsciu filtru jest wprost pro¬ porcjonalna do iloczynu wielkosci drugiego sygna¬ lu wejsciowego i wypelnienia impulsu, to znaczy do iloczynu obu sygnalów wejsciowych.Uklad mnozaco-dzielacy otrzymuje sie przez wprowadzenie do obwodu sprzezenia zwrotnego toru modulacji szerokosci impulsu drugiego prze¬ twornika napiecia z trzecim sygnalem wejscio¬ wym. Zmiana trzeciego sygnalu wejsciowego po¬ ciaga za soba odwrotnie proporcjonalna zmiane wypelnienia impulsu dla zachowania wartosci sred¬ niej impulsów porównywanej z pierwszym sygna¬ lem wejsciowym. Warunkiem niezbednym dla do¬ kladnej pracy ukladu jest identycznosc transmi- tancji obu przetworników napiecia dla pelnego sygnalu wejsciowego. Szczególnie istotny wplyw na dokladnosc ukladu ma zaleznosc parametrów szczatkowych modulatora wysokosci impulsu od sygnalów wejsciowych. Uklady oparte na zasadzie podwójnej modulacji impulsu charakteryzuja sie 6529865298 3 wysoka dokladnoscia malo zalezna od parametrów podzespolów. Wada jest stosunkowo duza ilosc koniecznych podzespolów oraz niewielkie pasmo przenoszenia. Opisane rozwiazanie w praktycznych ukladach wymaga co najmniej jednego dodatko¬ wego wzmacniacza wyjsciowego ze wzgledu na niemozliwosc obciazenia wyjsciowego filtru usred¬ niajacego.Przetworniki napiecia wymagaja sygnalów na¬ pieciowych, co stwarza potrzebe stosowania do¬ datkowych wzmacniaczy przy pradowych sygna¬ lach wejsciowych. Ponadto realizacja operacji dzie¬ lenia poprzez zmiane sygnalu w petli sprzezenia zwrotnego toru modulacji szerokosci impulsu wy¬ datnie obniza dokladnosc operacji dla malych syg¬ nalów. Jest to wynikiem wiekszego wplywu para¬ metrów podzespolów rozbudowanego toru modu¬ lacji szerokosci impulsu. Powyzsze wady powodu¬ ja zastosowanie ukladu do pojedynczych operacji mnozenia, dzielenia, pierwiastkowania lub podno¬ szenia do kwadratu. Jednak i w tym przypadku wady ukladu uwydatniaja sie przy operacji dzie¬ lenia lub pierwiastkowania.Celem wynalazku jest rozwiazanie ukladu dzie¬ lacego i pierwiastkujacego z uwzglednieniem ta¬ kiego funkcjonalnego podzialu bloku, który pozwa¬ la na realizacje dowolnej z tych operacji bez ko¬ niecznosci wprowadzania do ukladu nowych ele¬ mentów, droga odpowiedniego laczenia istniejacych elementów.Zgodnie z wytyczonym zadaniem analogowy blok przeliczajacy dzielacy i pierwiastkujacy zawiera¬ jacy tor modulacji szerokosci impulsu posiada tor modulacji wysokosci impulsu o sterowanym w sposób bezstykowy wspólczynniku ujemnego sprze¬ zenia zwrotnego, skladajacy sie ze wzmacniacza pradu stalego z dolaczonym do wejscia opornikiem wejsciowym objetego obwodem sprzezenia zwrot¬ nego zlozonego z opornika wejsciowego sprzezenia oraz opornika wyjsciowego sprzezenia przedzielo¬ nych kluczem sterowanym z toru modulacji sze¬ rokosci impulsu i kondensatora sprzezenia.Dzialanie dzielenia otrzymuje sie przez polacze¬ nie wyjscia wzmacniacza toru modulacji wysokosci impulsu z opornikiem wejsciowym obwodu sprze¬ zenia i doprowadzenie drugiego sygnalu wejscio¬ wego do opornika wejsciowego, dzialanie pier¬ wiastkowania otrzymuje sie natomiast przez po¬ laczenie opornika wejsciowego wzmacniacza toru modulacji szerokosci impulsu z opornikiem wej¬ sciowym i wyjsciem wzmacniacza toru modulacji wysokosci impulsu.Dodatkowa zaleta ukladu jest to, ze bez koniecz¬ nosci wprowadzania nowych elementów, a jedynie droga odpowiedniego laczenia elementów istnie¬ jacych mozna uzyskac znany uklad analogowego bloku przeliczajacego mnozacego i podnoszacego do kwadratu.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat bloku przeliczajacego.Tor modulacji szerokosci impulsu zbudowano w ukladzie zamknietym ze wzmacniaczem calkujacym pradu stalego Wx z dolaczonym kondensatorem sprzezenia C^ wezlem sumujacym S i elementem 4 przelaczajacym T o charakterystyce przekazniko¬ wej, oraz z dolaczonymi do wejscia opornikiem wejsciowym Rj i opornikiem sprzezenia zwrotne¬ go R2. Element przelaczajacy T polaczony jest 5 z kluczem K rozdzielajacym opornik wejsciowy sprzezenia R5 i opornik wyjsciowy sprzezenia R4 dolaczone do wejscia wzmacniacza pradu stalego W2 objetego sprzezeniem przy pomocy kondensa¬ tora sprzezenia C2 z dolaczonym do wejscia opor¬ nikiem wejsciowym R3. Zwierajac wyjscie wzma¬ cniacza W2 z opornikiem wejsciowym sprzezenia R5 stanowi on wraz z nim oraz opornikiem wyj¬ sciowym sprzezenia R4, opornikiem wejsciowym R3 i kluczem K tor modulacji wysokosci impulsu o sterowanym w sposób bezstykowy wspólczynni¬ ku ujemnego sprzezenia zwrotnego. Wzmacniacz calkujacy W1 spelnia równiez role filtru liniowego.Sygnal wejsciowy Xj steruje wzmacniacz W2, któ¬ rego sygnal wyjsciowy sumowany w wezle S z przebiegiem trójkatnym wyzwala element prze¬ laczajacy T.Wyjsciowy impulsowy sygnal z elementu prze¬ laczajacego T jest porównywany z sygnalem wej¬ sciowym xx na wejsciu wzmacniacza Wx. Impulsy wyjsciowe o wypelnieniu wprost proporcjonalnym do sygnalu xx steruja przy zwartym wyjsciu wzma¬ cniacza W2 z opornikiem wejsciowym sprzezenia R5 klucz K toru modulacji wysokosci impulsu o sterowanym w sposób bezstykowy wspólczynni¬ ku ujemnego sprzezenia zwrotnego. Sygnal wej¬ sciowy x2 porównywany jest na wejsciu wzmacnia¬ cza W2 z impulsowym sygnalem sprzezenia zwrot¬ nego, przy czym wzmacniacz W2 spelnia role ele¬ mentu filtrujacego.Przy duzych wzmocnieniach wzmacniacz W2 wartosc sygnalu x2 jest równa wartosci sredniej sygnalu wyjsciowego x3 wzmacniacza W2, który w wyniku tego dzialania jest wprost proporcjo¬ nalny do sygnalu wejsciowego x2 i odwrotnie pro¬ porcjonalny do sygnalu wejsciowego xx. Otrzymu¬ je sie w ten sposób dzialanie dzielenia. Dzialanie pierwiastkowania otrzymuje sie laczac opornik Ri z opornikiem wejsciowym R3 i wyjsciem wzmacnia¬ cza W2, co odpowiada wprowadzeniu warunku X! =x3. Sygnal wyjsciowy x3 bedzie wówczas pro¬ porcjonalny do pierwiastka kwadratowego sygnalu wejsciowego x2.Dzialanie mnozenia otrzymujemy zwierajac wyj¬ scie wzmacniacza W2 z opornikiem wejsciowym R3, a sygnal wejsciowy xx2 doprowadzajac poprzez opornik wejsciowy sprzezenia R5 do wejscia wzma¬ cniacza W2. Sygnal wyjsciowy x3 bedzie iloczynem sygnalu xx doprowadzonego poprzez opornik wej¬ sciowy Rx i sygnalu wejsciowego x12. Dzialanie podnoszenia do kwadratu otrzymuje sie zwiera¬ jac opornik wejsciowy Rj z opornikiem wejscio¬ wym sprzezenia R5 oraz wyjscie wzmacniacza W2 z opornikiem wejsciowym R3. Sygnal wyjsciowy x3 wzmacniacza W2 bedzie kwadratem sygnalu x2 doprowadzonego poprzez opornik wejsciowy R3 na wejscie wzmacniacza W2. Dla przypadków mno¬ zenia i podnoszenia do kwadratu wzmacniacz W2 pracuje jako zwykly wzmacniacz operacyjny o cha¬ rakterystyce czlonu inercyjnego i spelnia role fil¬ tru liniowego oraz elementu separujacego obcia- 15 20 .25 30 35 40 45 50 55 6065298 6 zenie od ukladu przetwornika napiecia zlozonego z oporników R4 i R5 oraz klucza K.Blok przeliczajacy wedlug wynalazku likwiduje szereg wad ukladów z modulacja impulsu. Wyeli¬ minowanie w torze modulacji szerokosci impulsu z obwodu sprzezenia zwrotnego modulatora wyso¬ kosci impulsu przy jednoczesnym przeniesieniu ele¬ mentu filtracji do petli glównej wzmacniacza poz¬ wala na otrzymanie toru bardziej dokladnego i sta¬ bilnego ze wzgledu na mozliwosc ustalenia optymal¬ nego rezimu pracy calego toru. Realizacja poszcze¬ gólnych funkcji poprzez zmiane polaczen tylko w to¬ rze modulacji i wysokosci impulsu pozwala na pod¬ niesienie dokladnosci bloku dzieki ograniczeniu zmian do ukladu prostego wzmacniacza operacyj¬ nego. Rozwiazanie bloku pozwala na stosowanie sygnalów wejsciowych pradowych lub napiecio¬ wych ze wzgledu na wprowadzenie tych sygna¬ lów bezposrednio na wejscie wzmacniaczy opera¬ cyjnych. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Analogowy blok przeliczajacy dzielacy i pier¬ wiastkujacy zawierajacy tor modulacji szerokosci impulsu skladajacy sie ze wzmacniacza pradu sta¬ lego z dolaczonymi do jego wyjscia kondensato¬ rem sprzezenia zwrotnego, wezlem sumujacym i elementem przelaczajacym o charakterystyce przekaznikowej oraz dolaczonymi do jego wejscia 5 opornikiem wejsciowym i opornikiem sprzezenia zwrotnego, znamienny tym, ze posiada tor modu¬ lacji wysokosci impulsu o sterowanym w sposób bezstykowy wspólczynniku ujemnego sprzezenia zwrotnego skladajacy sie ze wzmacniacza pradu io stalego (W2) z dolaczonym do wejscia opornikiem wejsciowym (R3) objetego obwodem sprzezenia zwrotnego zlozonego z kondensatora (C2) oraz z opornika wejsciowego sprzezenia (R5) i opornika wyjsciowego sprzezenia (R4) przedzielonych klu- 15 czem (K) sterowanym z toru modulacji szerokosci impulsu, przy czym dzialanie dzielenia otrzymuje sie przez polaczenie wyjscia wzmacniacza (W2) z opornikiem wejsciowym sprzezenia (R5) i dopro¬ wadzenie drugiego sygnalu wejsciowego do opor- 20 nika wejsciowego (R3), a dzialanie pierwiastkowa¬ nia otrzymuje sie przez polaczenie opornika wej¬ sciowego (Ri) wzmacniacza (Wi) toru modulacji szerokosci impulsu z opornikiem wejsciowym (R3) 25 i z wyjsciem wzmacniacza (W2).65298 MKP G 06 g 7/20 PZG w Pab., zam. 213-72, nakl. 185 egz. Cena zl 10,— PL PL