Развертывающий усилитель Советский патент 1984 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преоб разованием сигналов и может быть испол зовано в аналоговых вычислительных машинах. Известен развертывающий усилитель, соаержаший соединенные последовательно интегратор и релейный элемент, дополнительный релейный элемент, дифференцирую щие элементы и фильтр ij . Однако данный усилитель характеризуется низкой надежностью в работе. Наиболее близким к предлагаемому является развертывающий усилитель, содержащий соединенные последовательно интегратор и релейный элемент, выход которого соединен с входом интегратора и первым входом элемента равнозначности, второй вход которого подключен к вы ходу дополнительного релейного элемента вхоц которого соединен с входом интегра тора, выход элемента равнозначности является выходом .усилителя sfj . Известный усилитель также характеризуется низкой надежностью. Цель, изобретения - повышение надежности усилителя. Поставленная цель достигается тем, что в развертывающий усилитель, содержащий соединенные последовательно интег ратор и первый релейный элемент, выход первого релейного элемента подключен к входу интегратора, второй релейный элемент, введены компаратор, инвертор, элементы И-НЕ, причем выход интегратора подключен к входу второго релейного элемента и первому входу компаратора, второй вход которого является входом развертывающего усилителя, выход первого релейного элемента подключен к первы(«Р входам первого и второго элементов И-НЕ выход второго релейного элемента соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и входом инвертора, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выходы первого и второго элементов И-НЕ подключены к первым входам соответственно третьего и четвер того элементов И-НЕ, выход третьего .элемента И-НЕ является выходом разверм тьтающего усилителя и соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу треть его элемента И-НЕ, выход компаратора соединен с третьим входом четвертого элемента И-НЕ. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого развертывающего усилителя; на фиг. 2-4 - временные диаграммы сигналов, поясняющие его работу. Усилитель содержит интегратор 1,первый и второй релейный элементы 2 и 3, компаратор 4, инвертор 5, первый,второй, третий и четвертый элементы И-НЕ 6-9, соответственно вхоц 1О и выход 11. Развертьшающий усилитель работает следукидим образом. Интегратор 1 и первый релейный эл&мент 2 в совокупности образуют каскад, работающий в режиме устойчивых автоколебаний. Выходной сигнал (фиг. 2 а) пер вого релейного элемента 2 представляет собой биполярные импульсы со средним нулевым значением. Сигнал на выходе интегратора 1 (фиг. 2 а) имеет форму си 1метричной относительно нулевого уровня пилы, амплитуда которой ограничена величиной порогов переключения первого релейного элемента 2. Второй релейный элемент 3 имеет нулевое значение порогов переключения и управляется выходным сигналом интегратора 1. На выходе второго релейного элемента 3 формируюч ся импульсы (фиг. 2 б), сдвинутые относительно выходного сигнала первого релейного элемента 2 (фиг. 2 а) на 90 эл. град. С помощью компаратора 4 осуществляется сравнение уровней выходного сигнала интегратора 1 (опорного напряжения) и сигнала управления (фиг. 2 а). В результате на выходе компараторш 4 формируется сигнал (фиг. 2 в), постоянная составляющая или скважность которого пропорциональна величине сигнала управле-, . ния. Рассмотрим работу развертывающего усилителя, когда сигнал управления (фиг, 2 а) находится в области линейности статической характеристики, т.е. ere величина не превьпиает уровня амплитуды выходного сигнала интегратора 1. Инвертор 5 осуществляет инвертирование выходного сигнала второго релейного элемента 3 (фиг. 2 б, г). Выходной сигнал первого элемента И-НЕ 6 (фиг. 2 д) имеет уровень логической 1 в том случае, когда хотя бы один из его входных сигналов равен О (по фиг. 2 а,.6 принято, что отрицательный импульс первого релейного элемента 2 соответствует уровню логического О). Это приводит к тому, что на выходе первого элемента И-НЕ 6 формируется сиг нал, длительность нулевого состояния которого равна 0,25 Тд , где Т, - период выходных импульсов первого релейного элемента 2.

Аналогичным образом происхоцит фор)мирование импульсов на выхоае второго элемента И-НЕ 7 (фиг. 2 е), с той лишь разницей, что цикл нулевого состояния его выходного сигнала опережает по фазе на время 0,25 TQ начало формирования О сигнала на выхоце первого элемента И-НЕ 6 (фиг. 2 а).

Уров«1Ь логической 1 сигнала на выхоае 11 (фиг. 2 ж) формируется при условии совпадения единиц на входе четвертого элемену-а И-НЕ 9. В результате на выходе 11 имеют место импульсы со

скважностью, пропорциональной величине управления.

Рассмотрим случай, когда сигнал с входа 10 имеет отрицательный знак и не выходит за пределы линейного участка статической характеристики (фиг. 3). Сигналы на выходе второго элемента 3 (фиг. 36) и на выхоае инвертора 5 формируются аналогично.

Уровень логической 1 сигнала с выхода компаратора 4 (фиг. 3 г) соответст вует интервалу времени, когда выходной сигнал интегратора 1 превышает сигнал с входа 1О (фиг. За). Выходные сигналы первого элемента И-НЕ 6 (фиг. 3 д) и второго элем«Iта И-НЕ 7 (фиг. 3 е) имеют уровень логического О в течение . времени 0,25 TQ и сдвинуты во времени цруг отаосительно друга на такую же величину.

Уровень логической сигнала на выходе 11 (фиг. 3 з) формируется в течение времени, когда выходной сигнал первого элемента И-НЕ равен нулю (фиг. Зд) и в течение времени, когаа выходной сигнал четвертого элементе И-НЕ 9 равен нулю (фиг. Зж). В свою очередь, выходной сигнал четвертого элемента И-НЕ 9 равен нулю, когда выходные сигналы компаратора 4, второго и третьего элементов И-НЕ 7 и 8 равны единице. В резуль тате сигнал на выходе 11 (фиг. 3 д) меняет знак на противоположный и соответ|ствует знаку сигнала с входа 10.

Предположим, что сигнал на входе Ю в результате действия низкочастотной помехи превышает допустимый уровень, определяемый линейным участком статическбй характеристики (фиг. 4 а). Тогда сигнал на выходе компаратора 4 принимает фиксированное значение, соответствуюшее уровню логической (фиг. 4 в). Выходные напряжения второго релейного элемента 3 и инвертора 5 инвертированы друг относительно друга и сдвинуты относительно выходного сигнала первого релейного элемента 2 на + 90 эл.град. (фиг. 4а,б,г). Это вызывает формирование на выходах первого и второго элементов И-НЕ 6 и 7 сигналов (фиг. 4а е,) с интервалами логического О длительностью 0,25 Тд , в результате чего скважность импульсов на выходе 11 ограничивается на уровнеО,75

Ограничение уровня выходного сигнала при отрицательном знаке сигнала на входе Ю осушествляется аналогичным образом.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый развертывающий усилитель обладает более высокой надежностью в работе.

РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий соединенные последовательно интегратор и первый релейный элемент, выход первого релейного элемен-. та подключен к входу интегратора, вто. рой релейньй элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности, в него введены компаратор, инвертор, элементы И-НЕ, причем выход интегратора подключен к входу второго релейного элемента и первому входу компаратора, второй вход которого является входом развертывающего усилителя, выход первого релейного элемента подключен к первым входам первого и второго элементов И-НЕ, выход второго релейного элемента соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и входом инвертора, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выходы первого и второго элементов И-НЕ подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ является (Л выходом развертывающего усилителя и соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И-НЕ, выход компаратора соединен с третьим входом четвертого элемента И-НЕ. 00

Т

,f;j

ff.2STo

ж J

3 Т

г/.Г

То

Т-Г

(put, 4