SU763908A1 - Вычислительное устройство дл широтно- импульсных сигналов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к аналоговой вычислительной технике.

Известно вычислительное устройство дл  врем -импульсных сигналов 1, содержащее формирующий и разделитель- 5 ный узлы импульсов, разр дное устройство , интегрирующий усилитель, триггер, генератор пилообразного напр жени , эмиттерный повторитель, ключевые элементы, запоминающий конден- 10 сатор, компаратор и электромагнитные линии задержки. Это устройство отличаетс  сложностью и громоздкостью, невысокой точностью преобразовани , обусловленной критичностью резуль- 15 тата преобразовани  к временной и температурной нестабильности посто нной времени интегрирующего усилител , невозможность работы в след щем (непрерывном ) режиме.20

Наиболее близким техническим решением  вл етс  вычислительное устройство дл  широтно-импульсных сигналов 2.1 , содержащиее мост, образованный четырьм  импульсно-управл е- 25 мЕлми резисторами, источник посто нного напр жени , подключенный шиной нулевого потенциала и общим выводом первого и второго импульсноуправл емых :-резисторов, общий вывод ЗО

третьего и четвертого импульсноуправл емых резисторов подключен к шине нулевого потенциала, управл йщие входы первого, второго и третьего ймпульсно-управл емых езисторов  вл ютс  входами устройства, дифференциальный усилитель, первый и второй входы которого подключены соответственно к общему выводу первого и четвертого и .к общему выводу второго и третьего импульсно-управл е№jx резисторов и через первый и второй усредн ющие конденсаторы - к шине нулевого потенциала, щиротноимпульсный модул тор, вход которого подключен к выходу операционного усилител , а выход соединен с управл ющим входом четвертого импульсноуправл емого резистора,  вл ющимс  выходом устройства.

Недостатком такого устройства  вл ютс  ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства за счет вычислени  корн  квадратного из разности посто нной величины и результата множительноделительной операции.

Это достигаетс  тем , что вычислитёльйое устройство дл  широтноимпульсных сигналов, содержащее мост образованный четырьм  импульсно-управл емыми резисторами, каждый из которых выполнен на последовательно соединенных резисторе и ключе, источник посто нного напр жени , подклю .ченный между шиной нулевого потенциала и общим выводом ключей первого .и второго импульсно-управл емЕлх резисторов , общий вывод ключей третьего и четвертого импульсно-управл еюлх .резисторов подключен к шине нулевого потенциала управл ющие входы ключей первого, второго и третьего импульсно-управл емых резисторов  вл ютс  входами устройства, дифференциальный операционный усилитель, первый и второй входы которого соединены через первый и второй.усредн ющие конденсаторы с шиной нулевого потенциала и подключены соответственно к общему выводу резисторов первого и третьего импульсно-управл емых резисторов и к общему выводу резисторов второго и четвертого импульсно-управл емых резисторов, широтно-импульсный модул тор, вход которого подключен к выходу дифференциального операционного усилител  , а выход - к управл ющему входу четвертого импульсно-управл емого резистора, дополнительно содержит третий усредн ющий конденсатор, цифровой инвертор и п тый импульсноуправл емый резистор, выводы которого подключены к шине нулевого потенциала , а управл ющий вход - к выходу цифрового инвертора,  вл ющегос  выходом устройства, вход цифрового инвертора подключен к выходу широтно-импульсного модул тора, трети усредн ющий конденсатор включен между общим выводом ключа и резистрра п того и общим выводом ключа и резистора четвертого импульсно-упрал емых резисторов.

Блок-схема устройства приведена на чертеже.

.Вычислительное устройство содержит первый, второй, третий и четвертый импульсно-управл емые резисторы 1,2,3 и 4, источник посто нно . го напр жени  5, дифференциальный операционный усилитель б, первый и второй усредн ющие конденсаторы 7,8,широтно-импульсный модул тор 9, цифровой инвертор Ю, п тый импульсно-управл емый резистор 11, третий усредн ющий конденсатор 12.

Устройство работает следующим образом.

На управл к дие входы импульсноуправл емых резисторов 1,2,3 поступают входные широтно-импульсные сигналы в виде периодически повтор ющихс  пр моугольных импульсов с относительными длительност ми Q,, Q

в каждом из периодов Т работы ключ импульсно-управл емого резистора соответственно 1-4, 11 замкнут в течение времени f и разомкнут в течение времени T-f . Проводимость импульсно-управл емого резистора в среднем пропорциональна относительно длительности управл к цего широтноимпульсного сигнала. Разв зка по переменному току импульсно-управл емых резисторов 1-4, 11 между, собой обеспечиваетс  усредн ющими конденсаторами 7,8,12. Благодар  им на входы дифференциального усилител  6 постуйают только посто нные составл ющие напр жений в точках а и б

см.чертеж),

а высшие гармоники подавл ютс .

Изменение относительных длительностей управл ющих широтно-импульсных сигналов приводит к пропорциональному изменению проводимостей -импульсно-управл емых резисторов 1-3 что вызывает изменение посто нных составл ющих напр жений в тбчках а и б. Разность этих напр жений через дифференцисшьный усилитель б воздействует на широтно-импульсный модул тор 9, который благодар  отрицательной обратной св зи подбирает выходную величину схемы так, чтобы мост оказалс  уравновешенным. Известно, что условиеравновеси  моста состоит в следующем

, (1)где Ug , U5 - посто нные составл ющие напр жений, действук дих в точках а и б.

Учитыва  пропорциональность среднего значени  проводимости импульсноуправл емого резистора относительной длительности управл ющего широтноимпульсного сигнала и идеальность дифференциального операционного усилител  посто нного тока, можно запии-0„ )с,в,.1,

(2) . (3) CE-Og),qsG,,95,

US-E г ъ

где Е - напр жениэ источника 5, Q,,Q,j,Qj- проводимости резисторов, вход щих в состав соответствующих импульсно-управл емых резисторов 1,2,3;

la - посто нна  составл юща  тока, вытекающего из узловой точки а через импульсно-управл емый резистор 4 в общую точку схемы.

Claims (2)

1. Значение тока Ig дл  установившегос  режима работы cxeNw можно найти из услови  равенства -приращений количества злектричества , приобретаемого конденсатором 12 при зар де , и мер ем го им при разр де в течение соответствующих интервалов широтно импульсных сигналов, управл ющих импульсно-управл емыми резисторами и 11, на одном периоде коммутации ключей. В течение интервала времени , ( bfeix длительность пр моугольного импульса выходного широтно-импульс го сигнала, определ емого как ©ьих где Т - период повторени  широтноимпульсного сигнала, когда ключ им пульсно-управл емого резистора 11 замкнут, а ключ импульсно-управл е мого резистора 4 разомкнут, осущес вл етс  зар д конденсатора 12, а в Течение интервала времени (T-tf,o(x когда упом нутые ключи измен ют свое состо ние на противоположное, осуществл етс  разр д конденсатора 12. С учетом выполнени  услови  (C/G )Т (С - емкость конденсатор 12, G - проводимость импульсно-управл емых резисторов 4 и 11), позво л ющего пренебречь пульсаци ми напр жени  на конденсаторе 12, в установившемс  режиме работы схемы можно . «lap- U -UjC t,; записать ..), здесь УС - посто нна  составл юща  напр жени  на конденсаторе 12. Из услови . ЛQjgp uQp3j определи ,x-w Тогда ток, вытекающий из узла а, измен етс  во времени согласно зав сймости JCe.-Uc К; при lil t nT t, при (, и„е К.--0.1,2... Среднее за период Т зЯачение то ) 1 равно V4I V a C - lbwVC ктс учетом выражени  (k} и выражени  получим. (E-Uo,)(1-0J,), о - .O-9,) Принима  во внимание условие {1) и .выражени  (3 ) и ( 5) i можно записат f 1 -г г&г Qn9( . ,0i Из ЭТОГО уравнени  нетрудно определить значение выходной величины Применение предлагаемого вычислительного устройства дл  ШИС, обесйечива1ощего выполнение нар ду с множительнО делительной операцией операции вычитани  и,извлечени  корн  квадратного за счет структурной характеристики устройства, позвол ет получить экономический эффект как за счет уменьшени  числа используемых в вычислительном устройстве комплек .тукхцих изделий, так и за .счет упрощени  технологии его изготовлени  и настройки при одновременном улучшении метрологических характеристик . . . . Формула изобретени  Вычислительное устройство дл  широтно-импульсных сигналов, содержащее мост, образованный чет рьм  импульсно-управл емыми резисторами, каждый из которых выполнен на последовательно соединенных резисторе и ключе, источник посто нного напр же .ни , подключенный между шиной нулевого потенциала и общим выводом ключей первого и второго импульсноуправл емых резисторов,общий вывод ключей третьего и четвертого импульсно-управл емых резисторов подключен к шине нулевого потенциала, управл ющие входы ключей первого, второго и третьего импульсно-управл емых резисторов  вл ютс  входами устройства, дифференциальный операционный усилитель , первый и второй входы которого соединены через первый и второй усредн ющие конденсаторы с шино .й нулевого потенциала и подключены соответственно к общему выводу резисторов первого и третьего импульсно-управл емых резисторов и к общему выводу резисторов второго и четвертого импульсно-управл емых ре-, зисторов, широтно-импульсный модул тор , вход которого подключен к выходу дифференциального операционного усилител , а выход - к управл ющему входу четвертого импульсно-управл емого резистора, отличающеес   тем, что, с целью расширени  функционэльнЕдх возможностей за счет вычислени  корн  квадратного из разности посто нной величины и результата множительно-делительной операции , оно содержит третий усредн ющий конденсатор, цифровой инвертор и п тый импульсно-управл емый резистор, выводы которого подключены к шине нулевого потенциала, а управл ющий вход - к выходу цифрового инвертора,  вл ющегос  выходом устройства, вход цифроврго инвертора подключены к выходу широтно-импульсного модул тора , третий усредн ющий конденсатор включен между общим выводом ключа и езистора п того и общим выводом

   ключа и резистора четвертбго импульсно-управл емых резисторов.

   Источники информации, Ярин тые во внимание при экспертизе 1.Карпов Р.Г., Карпов Н,Р. Преобразование и математическа  обработка

   широтно-импульсных сигналов, М., Маг шиностроение, 1977, с.78.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 260290, кл. G 06 G 7/16, 1970 (прототип),