SU805343A1

SU805343A1 - Аналоговое множительно-делительноеуСТРОйСТВО

Info

Publication number: SU805343A1
Application number: SU792733743A
Authority: SU
Inventors: Игорь Владимирович Герасимов
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Электротехническийинститут Им. B.И.Ульянова (Ленина)
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1981-02-15

Description

(54) АНАЛОГОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относитс к аналоговой вычислительной технике.

Предлагаемое аналоговое множительно-делительное устройство позвол ет вырабатывать импульсный сигнал с частотой повторени

jMi С)

f « k

01

где 9, 0, 0,, относительные длительности входных широтно-импульсных сигналов;

k коэффициент пропорциональности .

Подобные устройства наход т применение в информационно-вьачислительных и управл ющих системах, обрабатывающих последовательности импульсных сигналов.

Известны аналоговые устройства, реализующие операции умножени и делени дл импульсных сигналов Cll , Е21 и СЗ.

Известно множительно-делительное устройство, в состав которого входит уравновешенный мост, четыре плеча которого представл ют собой иштульсно-управл емые резисторы (ИУР), состо щие из последовательно соединенных ключа и резистора; общий вьюод

первого и второго ИУР подключен через источник опорного напр жени к шине нулевого потенциала, а общий вывод третьего и четвертого плеч моста подключены непосредственно к этой шине. Общие выводы первого и четвертого , второго и третьего ИУР подключены соответственно к первому и второму входам дифференциального

0 операционного усилител и через усредн ющие конденсаторы к шине нулевого потенциала, выход усилител через широтно-и тульсный модул тор подключен к выходной клемме устройст5 ва и к управл ющему входу кдаоча ИУР четвертого плеча моста. Работа устройства основана на автоматическс сведении баланса мостовой схемы с помс цью цепи подбора интервала, со0 сто щей из дифференциального операционного усилител и широтно-импульсного модул тора. В установившемс режиме воспроизводитс множительноделительна операци дл широтно-им5 пульсных сигналов l).

Недостатком зтого устройства в-г л етс невозможность получени результата множительно-делительной опе0 рации над широтно-импульсными сигналами в виде частотно-импульсного сигнала.

Известны также устройства, осуществл кйцие выработку частотно-импульсного сигнала как результата множительно-делительной операции над частотно-импульснь ш сигналами. Оно содержит соединенный с трем источниками сигналов множительноделительный блок, реверсивный счетчик , управл емый--генератор частотных сигналов, преобразователь код-напр жение , ключев схему, интегросуммирующий усилитель, амплитудновре 11енной и временной стандартиэатоЕжл импульсов 2},

Однако это устройство не позвол ет обрабатывать широтно-импульсные сигналы. Кроме того, оно отличаетс сложностью и громоздкостью.

Известно устрюйство дл перемножени врем -импульсных и частотноимпульсных сигналов. Это устрюйство содержит интегратор с цепью разр да, накопительный конденсатор, преобразователь частота-найр жение, формирователь импульсов, блокинг-генераTOpvH мультивибратор З.

Однако это устройство не позвол ет реализовать операцию делени . Кроме того, оно вл етс сложным, отличаетс невысокой точностью работы из-за наличи температурно-нестабильных конденсаторов, изменени емкостей которых вли ют на посто нную времени интегратора и коэффициент преобразовани накопительного конденсатора .

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению вл етс устройство дл умножени и делени сумм частотно-модулированных сигналов, функциональна характеристика которого не зависит ни от напр жени опорного сигнала источника, ни от емкости усредн к цих конденсаторов, вход щих в состав его решакщих узлов, что исключает необходимость их стабилизации . Кроме того, это устройство позвол ет выполнить операции умножени и делени дл широтно-импульсных сигналов с вьадачей результата в виде частотно-импульсного сигнала. Это стоойство содержит первый, второй , третий и четвертый импульсноуправл емые резисторы, управл ющие входы первого, второго и-третьего импульсно-управл емых резисторов вл ютс входами устройства, источник опорного напр жени , дифференциальный усилитель, усредн ющие конденсаторы и управл емый генератор импульсов переменной частоты, первые выводы первого и второго импульсноуправл емых резисторов подключены к выходу источника опорного напр жени , вторые выводы первого и второго импульсно-управл емых резисторов подключены к соответствующим входам дифферюнциального усилител , к первьм выводам третьего и четвертого импульсно-управл емых резисторов и к первьм обкладкам усредн ющих конденсаторов , вторые обкладкн которых подключены к шине первого потенциала , выход дифференциального усилител подключен ко входу управл емого генератора импульсов переменной частоты, первый выход которого вл етс выходом устройства, второй вы0 вод третьего импульсно-управл емого резистора подключен к шине нулевого потенциала 4.

Недостатком этого устройства вл етс сложность и ограниченный динаS мический диапазон обрабатываемых частотно-модулированных сигналов.

Цель изобретени - упрощение, устройства и расширение динамического диапазона выходного сигнала.

Поставленна цель достигаетс тем,

0 что в известное устройство введены дополнительный ключ и дополнительный конденсатор, при зтом второй вывод четвертого импульсно-управл емого резистора через дополнительный кон5 денсатор подключен к шине нулевого потенциала, вывод четвертого импульсно-управл емого резистора через дополнительный ключ подклочен к шине нулевого потенциала, управл ю0 щий вход четвертого импульсного управл емого резистора подключен к пер вому выходу управл емого генератора импульсов переменной частоты, второй выход которого подключен к управл е5 мому входу дополнительного ключа.

На чертеже, показана функциональна схема предложенного устройства.

Устройство содержит первый, второй , третий и четвертый импульсноуправл емые резисторы {ИУР - 1 - 4),

0 дополннтельный конденсатор 5, дополнительный ключ 6, источник 7 опорного напр жени , дифференциальный уси;литель 8, усредн ющие конденсаторы ,9 и 10, управл емый генератор 11 им5 пульсов переменной частоты , шину 12 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

Импульсно-управл емые резистор

O 1-4 образуют автобалансный мост, условие равновеси которюго запишетс следующим образом

UQ Uffr (2) где UQ и Уд - посто нные составл ю5 щие (средние значени ) напр жений в точкгис а и б {см. чертеж) ,

При изменении входных широтно-модулированных сигналов 9, 3, бо, обеспечиваетс за счет изменени средО него значени проводимости четвертого плеча. Способ усреднени импульс них последовательностей предполагает выбор таких значений емкостей .

усредн ющих конденсаторов 9 и 10,

5 jcpTOjsfle обеспечивают достаточно большие в сравнении с периодом широтномодулированных сигналов посто нные времени импульсно-управл емых делит лей напр жени . Вследствие этого пу саци ми напр жений на выходах этих импульсно-управл емых делителей напр жени (точки а и б) при рассмотр нии установившегос режима работы устройства можно пренебречь и счита эти напр жени посто нными. Уровни этих напр жений определ ютс напр жением источника 7 и средними значе ни ми проводимостей плеч моста. При нима во внимание пропорциональност среднего значени проводимости ИУР относительной длительности управл ю щего ШИМ-сигнала и идеальность дифференциального операционного усилит л 8 посто нного тока, можно опреде лить - напр жение опорного ис точника 7; бд и 6j,- проводимости резисторо вход щих в состав ИУР и 3 соответственно. Среднее значение проводимости че вертого плеча моста, определ емого как - среднее значение тока, вы текающего из вершины а (фиг. 2) в общую точку схемы; UQ - среднее значение напр жени на конденсаторе 9, . с f , где с - емкость конденсатора 5; f - частота следовани импульсной последовательности, поступающей на управление ключами четвертого плеча моста. Если предположить, что конденсатор 5 полностью зар жаетс в течени времени замкнутого состо ни ключа и разомкнутого состо ни ключа б и полностью разр жаетс при противопо ложных состо ни х этих ключей, то среднее значение тока, вытекающего из вершины а (фиг. 2) равно 1« 1 - где ft - зар д, получаемый конденсатором 5 при замкну том ключе ИУР 4 и разом кнутом состо нии ключа а также тер емый им при противоположных состо н х этих ключей; - период следовани импул ной последовательности, поступающей на управление ключами четвертого плеча моста. Учитыва определени среднего значени проводимости четвертого пл ча моста, отсюда непосредственно получают выражение: . б-, 0-1 б,в,+ cf При равновесии моста согласно (2) + cf бдвх1 + ба&з Отсюда следует, что f 1 б- влбг& . а-,еэ ба в 2 и соответствует выражению (1). Устройство работает следующим образом. На управл ющие входы 4пульсноуправл емых резисторов 1-3 поступают входные широтно-модулированные сигналы с относительными длительност ми 9 , 0а , 03 . Выходной частотномодулированный сигнал с частотой повторени импульсов f управл ет средним значением проводимости четвертого плеча моста. При вштолнении условий ,(4T5)Te и (T-ty,),()e. cR, где t - длительность импульсов в выходной частотно-модулированной последовательности , имеющей повторе- а ни Т I/f, сопротивление резистора ИУР 4 обеспечиваетс полный перезар д конденсатора 5. При достаточно большой емкости усредн ющих конденсаторов 9 и 10 обеспечиваетс фильтраци периодических напр жений, по вл ющихс при работе импульсно-управл емых резисторюв, с выделением на них средних значений напр жений в вершинау а и б. Измерение длительности входных широтно-модулированных сигналов приводит к пропорциональному изменению средних значений проводимостей импульсноуправл е их проводимостей первого, второго и третьего плеч моста, что вызывает изменение посто нных составл к цих напр жений в вершинах айв. Дифференциальный операционный усилитель 8 посто нного тока, включенный в измерительную диагональ моста, выдел ет и усиливает разность потенциалов в этих вершинах. Выходное напр жение с усилител с помощью управл емого генератора 11 импульсов переменной частоты преобразуетс в частотно-модулированный сигнал, который управл ет средним значением проводимости четвертого плеча моста, обеспечива отрицательиую обратную св зь. Тем caMiJM автоматически балансируетс мостова схема, т.е. выравниваютс посто нные составл ющие потенциалов вершин а и б. Таким образом, в установившемс состо нии схемы выполн етс условие (2), и значение выходной величины устройства определ етс выражением (1). Применение предлагаемого импульсно-аналогового множительно-делитель

Claims

Формула изобретения

Аналоговое множительно-делительное устройство, содержащее первый, второй, третий и четвертый импульсноуправляемые резисторы, управляющие входы первого, второго и третьего импульсно-управляемых резисторов являются входами устройства, источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель, усредняющие конденсаторы и управляемый генератор импульсов переменной частоты, первые выводы первого и второго импульсно-управляемых резисторов подключены к выходу источника опорного напряжения, вторые выводы первого и второго импульсно-управляемых резисторов подключены к соответствующим входам дифференциального усилителя, к первым выводам третьего и четвертого импульсно-управляемых резисторов и к первым обкладкам усредняющих _ конденсаторов, вторые обкладки кото³ рых подключены к шине первого потенциала, выход дифференциального усилителя подключен ко входу управляемого генератора импульсов переменной частоты, первый выходкоторого явля· ется выходом устройства, второй вывод третьего импульсно-управляемого резистора подключен к .шине нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью упрощения устрой15 ства и расширения динамического диапазона выходного сигнала, в устройство введены дополнительный ключ и дополнительный конденсатор, при этом второй вывод четвертого импульсно20 управляемого резистора через дополнительный конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, третий вывод четвертого импульсно-управляемого резистора через дополнительный -- ключ подключен к шине нулевого потенциала, управляющий вход четвертого импульсно-управляемого резистора подключен к первому выходу управляемого генератора, импульсов переменной частоты, второй выход кото30 рого подключен к управляемому входу дополнительного ключа.