Время-импульсное множительно-делительное устройство Советский патент 1983 года по МПК G06G7/161 

Изобретение относится к вычислиФельной технике и может найти приме :нение в устройствах автоматического регулирования и управления, в информационно-измерительных системах и ycT ройствах, где распространено представление информации в -виде напряжения постоянного тока и широтно-модулированных сигналов (ШИМ-сигналоз ), Известно время-импульсное множительио-делительное устройство, содер :|ащее два импульсных делителя напря жения решающий усилитель и цепь под бора интервала, формирующая выходной ЩИМ-сигнал. Работа устройства основа На на использовании замкнутого временного модулятора, опорное напряже кие импульсного делителя которого фо мируется с помощью второго импульсного делителя напряжения и решающего усилителя Цепь подбора интервала под воздействием сигнала рассогласования вырабатывает вь ходной ШИМ-сигнал, относительная длительность которого в установившемся режи ме равна частному от деления одного из входных напряжений постоянного тока на произведение второго входного напряжения постоянного тока и входного ШИМ сигнала Г 1 1. Недостатками известного множитель но делительного устройства .являются конструктивная сложность, а также низкие точность и помехоустойчивость вследствие недифференциального принц па построения его схемы. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является время -импульсное множительно-делительное устройство, содержащее уравновешзнный мост, в плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы-, состоящие из последовательно соединенных ключа и резистораS общий зажим перво го и второго импульсно-управляемых ре зисторов подключен черкез источник опорного напряжения постоянного тока к общей точке схемы, а общий зажим третьего и четвертого плеч моста под ключен непосредственно к общей точке схемы, общие зажимы первого и четЕ.ер того, второго и третьего импульснсуправляемых резисторов подключены со ответственно к первому и второму вхо дам дифференциального операционного усилителя постоянного тока и через сглаживающие конденсаторы к шине нулаеого потенциала, выход дифференциального операционного усилителя постоянного тока через широтно-импульсный модулятор подключен к управляющему входу второго импульсно-управляемого. резистора, управляющие входы первого, четвертого и третьего импульсно-управляемых резисторов подключены к источникам входных ШИМ-сигналов, выход шмротно-импульсного модулятора подклюмен к Езыходной клемме устройства С2 3. Недостатком прототипа является невозможность выполнения множительноделительной операции над разнородными по форме представления сигналами, т.е. ограниченная область примене-ния. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет выполнения умножения частного от деления двух напряжений, постоянного то.ка на .относительную длительность ШИМсигналаПоставленная цель достигается тем, что время-импульсное множительно-делительное устройство, содержащее уравновешенный мост, в плечи .которого входом первого сомножителя устройства и шиной нулевого потенциала включены соответственно два масштабных резистора и два импульсно-управляемых резистора, а в измерительную диагональ включен дифференциальный операционный усилитель, не;/1нвертирующий вход которого подключен к общему вы-воду масштабных резисторов, инвертирующий вход - к оби1ему выводу импульсно-упрапляемых резисторов и через сглаживающий конденсатор к шине нулевого потенциала, и широтно-импульсный модулятор, вход которого соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, а выход является импульсным выходом устройства и подключен к управляющему входу первого импульсно-управляемого резистора, управллщий ВХОД второго импульсно-управляемого резистора соединен с входом сомножителя для широтно-модулированного сигнала, содержит дополнительный импульсно-управляемый резистор, который включен Jмeждy входом делителя устройства иинзертирующим входом дифференциального операционного усилителя и подсоединен управляющим входом к выходу широтно-импульсного модулятора. На чертеже приведена функциональная схема время-импульсного множительно-делительного устройства о Устройство содержит уравновешенны мост, в плечи которого включены масш табный резистор 1, импульсно-управля емый резистор 2,импульсно-управляемы резистор 3 и масштабный резистор k. В измерительную диагональ моста вклю чен дифференциальный операционный усилитель 5f к инвертирующему входу которого подключены сглаживающий кон денсатор 6 и импульсно-управляемый резистор 7, выход дифференциального усилителя 5 через широтно-импульсный модулятор 8 подключен к выходной кле ме устройства и к объединенным управ ляющим входам импульсно-управляемых резисторов 2 и 7i управляющий вход импульсно-управляемого резистора 3 подключен к третьей входной клемме устройства. Позициями 9-11 обозначены входы устройства, Ik - вы ход устройства. Кавдый импульсно-управляемый резистор образован резисторов 12 и ключом 13. Устройство работает следующим образом. На входы 9 и 11 устройства поступают входные сигналы в виде напряжений постоянного тока одинаковой полярности, на вход 10 - ШИМ-сигнал с относительной длительностью QQ периодически повторяющихся прямоугольных импульсов, в каждом из периодов Т работы ключ импульсио-управляемого резистора замкнут в течение времени ии разомкнут в течение времени T-V (0 Т/Т). Поэтому проводимость ИМ пульсно-управляемого резистора в среднем пропорциональна относительной длительности управляющего ШИМ-си нала. Развязка по переменному току импульсно-управляемых резисторов 2, 3 и 7 обуславливающая возможность и взаимодействия только по постоянным (средним значениям токов и напряжений, обеспечив.ается сглаживающим кон денсатором 6. Благодаря этому на вхо ды дифференциального усилителя 5 поступают только постоянные составляющие напряжений в точках а и б, а высшие гармоники напряжения в точке .6 подавляются. Разность напряжений Ug, выделенная и усиленная усилителем 5 воздействует на широтно-импульсный модулятор 8. Последний вырабатывает ШИМ-сигнал с относительной длительностью в , который благодаря отрицательной обратной связи, воздейст уя на импульсно-управляемые резисторы 2 и 7,обеспечивает баланс моста. Условием баланса является и и , Ei , и . C,,, где Q, G,проводимости резисторов 1 и 4; проводимости резисторов, входящ1 х соответственно в состав импульсно-управляемых резисторов 2, 3 и 7. ( 1) непосредственно елеИз уравнения дует O.E.KV%|0 4®o 4EiS %% ( если выполняется условие G Решая уравнение (2) относительно переменной б , получим .0 0,5E G-f-0,. G ЕО условие Q2 5 если выполняется Полагая О 2G, из выражения ( 3 )i получаем требуемую функциональную характеристику устройства . (J Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом имеет более широкие ункциональные возможности за счет обеспечения преобразования в ШИМ-сигнал произведения отношения двух напря-; постоянного тока и ШИМ-сигнала, что позволяет использовать его как вычислительно-преобразовательное устройство. Существенным достоинством устройства является возможность обработки разнородных по форме представления сигналов, .обеспечивающих выполнение как вычислительных, так и преобразовательных операций.

S10324596

Достоинствами предлагаемого уст-дифференциального принципа построения

ройства являются также высокая надеж-мостовой схемы и принципа усреднения

ность, обусловленная простотой схемы,широтно-модулированных параметров и

помехоустойчивость, вытекащая изсигналов.

ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕНЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее уравновешенный мост, в плечи которого между первого сомножителя устройства и шиной нулевого потенциала включены соответственно два масштабных резистора и два импульсноуправляемых резистора, а в измерительную диагональ включен дифференциальный операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общему выводу масштабных резистоiPOB, инвертирующий вход - к общему выводу импульсно-управляемых резисторов и через сглаживающий конденсатор к шине нулевого потенциала, и широтноимпульсный модулятор, вход которого соединен с выходом дифференциального операционного усилителя, а выход является выходом уст-ройства, и подключен к управляющему входу первого импульсно-управляемого резистора, управляющий сход второго импульсногуправляемого резистора соединен с входом второго сомнох ителя устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения i за счет выполнения операции умножения отношения двух напряжений .постоСЛ янного тока на относительную длительность широтно-модулированного импульс ного сигнала, оно содержит дополнительный импульсно-управляемый резистор, который включен между входом делителя устройства и инвертирующим входом диференциального операционного усилителя и подсоединен управляс ющим входом к выходу 1широтно-импульо ГЧЭ ного модулятора. СП со