SU746574A1 - Врем -импульсное множительное устройство - Google Patents

Description

(54) ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относитс  к аналоговой вычислительной технике, к измерительным элементам устройств преобразовани  информации и управлени  Широко известны врем -импульсные множительные устройства,состо щие из широтно-импульсного модул тора (ШИМ) и амплитудного модул тора (АМ l| и 2 . В таких множительных устройствах ШИМ обычно состоит из интег . ратора и неинвертирующего компарато ра, а амплитудный модул тор строитс на компенсированных транзисторных ключах. Основным недостатком множительных устройств с ШИМ и AM  вл етс  сложность управлени  ключами AM,что приводит к многочисленным конкретным ре шени м l . Наиболее близок к п{эедлагаемому устройству врем -импульсный умно5китель 3 , содержащий операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной св зи которого включен интег рирующий конденсатор, компаратор, выход которого через масштабный резистор подключен к первой обкладке интегрирующего конденсатора, и источники перемножаемых сигналов. Несмотр  на то, что развитие интегральной технологии позволило выполнить ШИМ на двух стандартных операционных усилител х (ОУ),схема множител  в целом;остаетс  достаточно сложной, что во многих случа х неприемлемо. Целью изобретени   вл етс  упрощение схемы множительного устройства при ограниченных требовани х к точности. Поставленна  цель достигаетс  Тем, что в известное врем -импульсное множительное устройство,содержащее операционный усилитель,инвертирующий вход которого подключен к первой обкладке интегрирующего конденсатора, компаратор, выход которого через первый масштабный резистор , подключен к первой обкладке интегрируквдего конденсатора, и источники перемножаемых сигналов,один из которых подключен через второй масштабный резистор к инвертирующему входу операционного усилител , введен выпр мительный мост, включенный между выходом операционного усилител  и второй обкладкой интегрирующего конденсатора, в диагональ вышэ мительного моста включены последовательно соединенные стабилитрон и другой источник перемножаемых сигналов , вход компаратора соединен со второй обкладкой интегрирующего конденсатора, выход операционного усилител   вл етс  выходом устройства .

Принципиальна  схема врем -импульрнрго множительного устройства представлена на фиг.1. Кривые,по сн ющие работу множительного устройства,приведены на фиг.2.

Врем -импульсное множительное устройство содержит операционный усилитель 1, источник перемножаемого сигнала 2,интегрирующий конденсатор 3, первый масштабный резистор 4, второй масштабный резистор 5, компаратор б, состо щий из масштабных резисторов 7 и 8 и операционного усилител  9, выпр мительный мост на диодах 10-13, стабилитрон 14, другой источник перемножаемого сигнала 15,

Сущность изобретени  состоит в том, что одновременно с переключением компаратора измен етс  направление тока в интегрирующем конденсаторе 3, а следовательно, и выходного тока операционного усилител  1, что и предложено использовать дл  коммутации выпр мительного моста и соответствующего смещени  потенциала на выходе операционного усилител  1, куда подключена нагрузка .

В предложенном устройстве отсутствует необходимость в амплитудном модул торе на выходе компаратора и среднее значение напр жени  выхода не зависит от сопротивлени  нагрузки

Устройство работает следующим образом. При положительном напр жении на выходе компаратора и указанной пол рн ости источника 15 интегрирующий конденсатор 3 перезар жаетс  током, равным сумме токов на резисторах 4 и 5, если предположить, что ток выхода операционного усилител  1 равен нулю.

(О

- «t

и в результате напр жение на интегрирующем конденсаторе

c uJtVu(o)-(3.:jg(St. (а)

о ... .,.. - ..).. - ;,

В момент равенства величин токов через резисторы 7 и 8 в моментвремени t компаратор переключател . .Если предположить, что в обоих состо ни х компаратора напр жение на его выходе стабильно и равно U.,, то

--(.,.

(i)

где тгз

t-.3

или N 7()

Начальное напр жение на ийтегрирующем конденсаторе U(;(0) опредепредыдущим переключением и

UK «8

Ue(0)

(51

После переключени  компаратора конденсатор начинает перезар жатьс 

с7,-з,.а, (6)

Врем  перезар да до переключени  компаратора

UK-C

(7)

- RvCV s)

в результате относительна  разность длительностей пропорциональна, входному сигналу X

.to-lA

ЯдУ;.

2в,

Са)

4

з.У

- i

так как RA .

(9)

- 5

Соотношение (8) свидетельствует о наличии линейной широтно-импульсной модул ции.

Кривые, по сн ющие работу широтно-импульсного модул тора приведены на фиг.2а.

Наличие выпр мительного моста не сказываетс  на напр жении на интегрирующем конденсаторе 3, так как токи на входе операционного усилител  1 не измен к тс . Следовательно не измен ютс  и интервалы времени t и t, а измен етс  лишь напр жение на выходе операционного усилител  1 на величину падени  напр жени  на выпр мительном мосте (фиг.26).

На интервале О t t напр жение на выходе меньше напр жени  на конденсаторе (фиг.2б):

J;ы,.-V(-VUcт- X (0)

где и - пр мое падение напр жени 

на диодах 10-13,

и. - напр жение стабилитрона 14 -. Y - напр жение источника перемножаемого сигнала 15. В интервале t t 4 напр жение на выходе больше напр жени  на конденсаторе на ту же величину (фиг.26):

,) С) в этом случае среднее значение напр жени  за цикл колебаний широтно-импульсногр .модул тора

Uew

oUeb x t

t.- t.

Bbtx

(41)

,too.t

t.4

D CT)

Так как конденсатор перезар жас  в симметричных пределах, то рвый интеграл в (12) равен нулю, тогда с.учетом (8)

b,r,(.V -fiJ;V. (3

При напр жени х X и Y переменного тока частотой f, котора  значительно ниже частоты колебаний широтно-импульсного модул тора, первое слагаемое в (13) за период этой частоты равно нулю, а среднее значение

аых R;-U ), (А

1 О

где X и Y - напр жени  переменного тока.

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

Необходимо отметить, что выходное напр жение практически не зависит от сопротивлени  нагрузки.

Схема выпр мительного моста может отличатьс  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 выпр мительного моста .

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Врем -импульсное множительное устройство, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к первой обкладке 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 усилител , отличающеес  тем, что, с целью упрощени  множительного устройства при ограниченных требовани х к точности, в устройство введен выпр мительный мост, включенный между выходом операционного усилител  и второй обкладкой интегрирующегоконденсатора, в

   5 диагональ выпр мктельйого моста включены последовательно соединенные стабилитрон и другой источник перемножаемых сигналов, вход компаратора соединен со второй обкладкойинтег0 рирующего конденсатора, выход операционного усйлйт ел   влйё тс   выходом устройства.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   5

   . 1. Экспресс-информаци  Приборы и элементы айтоматики № 34, 1972, с. 4-5.
2. 2.Корн Г., Корн Т. Электронные Иансшоговые цифровые вычислительные машины.т.1,Мкр,М.,1967,с.361,:

   0 рис. 7.15.
3. 3.Патент США № 3466460,

   кл. 307-229, опублик. 1972 (прототип),

   и.