Время-импульсное множительное устройство (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК G06G7/161 

входами операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключе к шине нулевого потенциала, ключи, входной фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, выход операционного усилителя подключен к первому выводу второй вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой через первый ключ соединен с входом выходного фильтра, и чер.ез второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, управляющие входы первого и второго ключей соединены с соответствующими выходами широтно-импульсного модулятора.

3.- Время-импульсное множительное устройство,содержащее широтно-импульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сигнала-сомножителя, трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к гюрвичной обмотке подключен выводы второго источника сигнала-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотки трансформаг тора соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к

шине нулевого потенциала, ключи, выходной фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительный операционный усилитель и:жасштабные резисторы, причем выход операционного усилителя подключён, к первому выводу второй вторичной обмотки трансформатора , второй вывод которой соединен с входами первого и второго ключей, выход первого ключа через первый масштабный резистор подключен к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя, неи вертирующиЙ вход которого соединен с выходом втррого ключа и через второй масштабный резистор подключен к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, вход выходного фильтра соединен с выходом дополнительного операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого подключен четвертый масштабный резистор, управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами широтно-импульсного модулятора.

1. Время-импульсное множительное устройство, содержащее широтноимпульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сигнала-сомножителя, трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к первичной обмотке которого подключены выводы второго источника сигнала-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с инвертирующим и неин-вертирующим входами операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, ключи, выходной фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительный операционный усилитель, первый и второй масштабные резисторы, причем выход операционного усилителя .подключен к входу первого ключа, а через первый масштабный резистор соединен с инвертирукидим входом дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, второй масштабный резистор подключен между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя, выход первого ключа соединен с входом второго ключа, выход которого подключен к выходу третьего ключа и к входу выходного фильтра, выход дополнительного операционного усилителя соединен с входом четвертого ключа, выход СП которого подключен к входу третьего ключа, управляющие входы первого и третьего ключей соединены с первым выходом широтно-импульсного модулятора, второй выход которого подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей, первый и второй выводы второй вторичной обмотки трансоо форматора соединены соответственно iCD с выходами первого и четвертого клю1 чей. 2. Время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сигналасомножителя, трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к первичной обмотке подключены выводы второго источника сигна-: ла-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим

I

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам с время-импульсным преобразователем сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известно время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, ключи, трансформаторы f 1 3.

Недостатком этого устройства является низкая точность преобразования,

Наиболее близким к изобретению является время-импульсное множительное устройство, содержащее широтноимпульсный модулятор, трансформатор, операционный усилитель, кпючи, выходной фильтр С 2.

Недостатками этого устройства являются невысокая точность выполнения

множительной операции вследствие влияния остаточных параметров ключей, в качестве которых применяют транзисторы, сложности функциональной схемы и сложности регулирования величины выходного напряжения.

Целью изобретения является повышение точности,

С этой целью время-импульсное MHDжительное устройство, по первому варианту, содержащее широтно-импульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сигнала-сомножителя, трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к первичной обмотке подключены выводы второго источника сигнала-сомножителя , первый и второй выводы первой вторичной обмотйи трансформатора

соединены соответственно с инверти0УЮЩИМ и неинвертирующим входами операционного усилителя, неинвертирукадий вход-которого подключен к шине нулево го потенциала, ключи, выходной фильтр введены дополнительный операционный усилитель, первый и второй масштабные резисторы, причем выход операционного усили1 еля подключен к входу первого ключа, а через первый масштабный резистор соединен с инвертирующим входом дополнительного операционного уси лителя , неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, второй масштабный резистор подключен между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя, выход первого ключа соединен с входом второго ключа, вы- . ход которого подключен к выходу третьего ключа и к входу выходного фильтра, выход дополнительного операционного усилителя соединен с входом четвертого ключа, выход которого подключен к входу третьего ключа, управляющие входы первого и третьего ключей соединенны с первым выходом широтно-импульсного модулятора, второй выход которого подключен к управлякмцим входам второго и четвертого ключей, первый и второй выводы второй вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с выходами первого и четвертого ключей. Кроме того, во время-импульсном множительном устройстве, по второму варианту выход операционного усилителя подключен к первому выводу вто рой вторичной обмотки трансформатора второй вывод которой через первый клю соединен с входом выходного фильтра, а че0ез второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, управляющие входы первого и второго ключей соединены с соответствующими выходами широтно-импульсного модулятора. Причем во время-импульсное множительное устройство по третьему варианту введены дополнительный операционный усилитель и масштабные резисTOfXJ, причем выход операционного усилителя подключен к первому выводу второй вторичной обмотки трансформатора , второй вывод которой соединен с входами первого и второго ключей, выход первого ключа через первый масштабный резистор подключен к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом 10

t,

(-«)

kit 7 второго ключа и-через вторЫ масштабный резистор подключен к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, вход выходного фильтра соединен с выходом дополнительного операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого подключен четвертый масштабный резистор, управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами широтно-импульсного модулятора. На фиг. 1-3 изображены варианты функциональных схем время-импульсного множительного устройства, . Устройство по первому варианту (фиг. 1) содержит трансформатор 1, операционный усилитель, 2, широтноимпульсный модулятор 3 выходной фильтр л, первый и второй источники- сигналов-сомножителей 5 и 6, шину 7 нулевого потенциала, зыход 8, первый, второй, ; третий и четвертый ключи , дополнительный операционный усилитель 13, первый и второй масштабные резисторы I и 15. Устройство по второму варианту (фиг. 2) содержит трансформатор 1, операционный усилитель 2, uwpOTHOимпульсный модулятор выходной фильтр Ц, первый и второй источники сигналов-сомжножителей 5 и 6, шина 7 нулевого потенциала, выход 8, первый и второй ключи 9 и 10. Устройство по третьему варианту (фиг. 3) содержит трансформатор 1, операционный усилитель 2, широтно импульсный модулятор 3, выходной фильтр М, первый и второй источники сигналов-сомножителей 5 и 6, шину 7 нулевого потенциала, вых&д 8, первый и второй ключи 9 и 10, первый, второй , третий и четвертый масштабьме резисторы , дополнительный операционный усилитель 15. Время-импульсное множительное устройство по первому варианту (фиг. 1) работает следующим образои. Относительная разность длительностей положительного и отрицательного импульсов, формируемых широтно-импульсным модулятором 3 равна где t - длительность положительно импульса; длительность отрицательно импульса I коэффициент пропорииональ ности величина напряжения или т ки первого источника сигна ла-сомножителя 5о На первом и втором выходах широт но-импульсного модулятора 3 формируются противофазные, сигналы. При положительном сигнале на первом выходе замкнуты первый и третий ключи 9 и 11, а второй и четвертый клю чи 10 и 12 разомкнуты. Величина тока во второй вторичной обмотке тран форматора 1 равна W ,± -. Оби- ц„ где W - число витков первичной обмоткичисло витков зторои вторич ной обмотки; ток второго источника сигнала-сомножителя. Выражение 2 следует из закона полного тока, если учесть, что ток в первой вторичной обмотке трансформатора 1 равен нулю, так как он определяется входным током операционного усилителя 2, ток намагничивания также равен нулю, поскольку магнитопровод трансформатора 1 не перемагничивается, что достигается подключением первой вторичной обмот ки к дифференциальному входу операционного усилителя 2. Ток на входе выходного фильтра Ц равен току, определяемому выражением GI „ При изменении полярности сигналов на выходах широтно-импульсного модулятора 3 размыкается первый и третий ключи 9 и 11 и замыкаются второй и четвертый ключи 10 и 12, что приводит к изменению направления входного тока выходного фильтр k, во второй вторичной обмотке тра форматора 1 направление тока не ме няется, который в этом случае созд ется дополнительным операционным у лителем 13. Среднее значение входного тока ходного фильтра k равно t.-t. -Т 2 -ср---о5РЛ .i Подставив значения (1) и (2). в (З) получим Из выражения (4) следует, что входной ток выходного фильтра пропорционален произведению сигналов первого и второго источников сигналов-сомножителей 5 и 6„ По сравнению с известным времяимпульсное множительное устройство по первому варианту обладает более высокой точностью работы. Время-импульсное множительное устройство по второму варианту (фиг.2У работаетследующим образом. Коммутация первого и второго ключей S и 10 производится в противофазе. При замкнутом первом ключе 9 ток второй вторичной обмотки трансформатора 1 поступает на вход выходного фильтра А. Когда первый ключ 9 разомкнут, а второй ключ 10 замкнут, ток на входе выходного фильтра k равен нулю. Среднее значение тока на входе выходного фильтра 4 равно 1 -т U) ток второй вторичной обмотки трансформатора 1{ Ц - длительность выходного импульса широтно-импульсного модулятора 3 в течение которого замкнут первый ключ 91 ь - длительность выходного импульса широтно-импульсного модулятора 3 в течение которого разомкнут первый ключ 9. С у четом выражения (1) получим (-Ь Ток обмотки определяется из выражения (2). Подставив (2) в (6) получим , «о - -«2 из выражения 7 следует, что ток на входе выходного фильтра А пропорционален произведению сигналов первого и второго источников сигналов-сомножителей 5 и 6. В выражении (7) второй член можно скомпенсировать введением добавочной составляющей равной велимины с противоположным знаком.

По сравнению с известным устройством предложенное время-импульсное множительное устройство характеризуется более высокой точностью работы при более простой функциональной схеме,

Время импульсное множительное устройство по третьему варианту (фиг. З) работает следующим образом.

При одном знаке сигнала на выходе широтно-импульсного модулятора 3 первый ключ 9 замкнут, а второй ключ 10 разомкнут и ток второй вторичной обмотки трансформатора 1 проходит через дополнительный операционный усилитель 15, работающий в этот момент времени в качестве инвертора. При изменении знака сигнала широтно-импульсного модулятора 3 первый и второй ключи 9 и 10 переключаются и дополнительный операционный усилитель -15 в этот момент времени работает в качестве неинвертирующего усилителя.

Среднее значение входного сигнала выходного фильтра Ц равно

(в)

14где

величина сопротивления четвертого масштабного резйс-, тора Ц. Подставив (2) в (8) получим

%- l4W7 BX

Из выражения (9) следует, что напряжение на входе выходного фильтра Ц пропорционально произведению сигналов первого и второго источников сигналов-сомножителей 5 и 6.

По сравнению с известным устройством предложенное время-импульсное множительное устройство по третьему варианту обладает более высокой точностью и позволяет просто регулировать величину выходного напряжения.