Времяимпульсный квадратичный преобразователь Советский патент 1985 года по МПК G06G7/20 

Из6ё1ретение относится к аналоговой вычислительной .технике и может найти также применение в информационно-измерительной технике„ Зависимость выходного напряжения V2 предлагаемого устройства от относительной длительности входного ШИМсигнала 0 и сигнала постоянного то. ка V- имеет вид V, -V,Qt где 0 /t Р - длительность прямоугольных импульсов, повторяющихся с периодом Т; VQ - опорное напряжение постоянного тока. Известно устройствоJ содержащее операционньй усилитель со сглаживаннцей цепью обратной связи, во входной цепи которого имеется два последовательно соединенных импульсноуправляемых резистора, общая точка которых через сглаживающий конденсатор подключена к шине нулевого потен циала, и масштабный резистор, через который источник опорного напряжения отрицательной полярности подключен к входу операционного усилителя, реализован наряду с оператором квадратичного преобразования относительной длительности ШИМ-сигнала оператор усреднения ij. Однако устройство обладает низкой точностью преобразования входного широтно-импульсного сигнала по тригонометрической зависимости, вследствие значительной методической погрешности при использовавши в качестве приближения полинома второго порядка. Наиболее близким по технической сущности.к предлагаемому изобретению является время-импульсный квадратичный преобразователь, содержащий Лервый и второй импульсно-управляемые делители напряжения, выходы кото рых подключены к входу сглаживающего звена, выход которого является выходом преобразователя, источник олорного напряжения, подключенный к информационному входу первого импульсноуправляёмого делителя напряжения, управляющий вход которого Является входом преобразователя, информационный вход второго импульсно-управляемого делителя напряжения подключен к выходу преобразователя, первый импульс но-зшравляемый делитель напряжения содержит последовательно соеди- , ненные ключ и два масштабных резистора, общий вывод которых через сглаживающий конденсатор соединен с шиной кулевого потенциала, а информационный и управляющий входы ключа являются соответственно информационным и управляющим вводами первого импульсно-управляемого делителя напряжения, второй импульсно-управляемьй делитель напряжения содержит ключ и два масштабных; резистора, первые вьшоды которых объединены и через сглаживающий конденсатор подключены к щине нулевого потенциала, а второй вывод второго масштабного резистора является выходом импульсно-управляемого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с управляющим входом ключа 2 . Недостатком преобразователя я:вляется невысокая точность воспроизведения квадратичной зависимости выходного напряжения от относительной длительности входного ишротно-модулированного сигнала Цель изобретения - повьшение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что во время-импульсный квадратичньй преобразователь, содержащий первый и второй импульсно-управляемые делители напряжения, выходы которых подключены ко входу сглаживающего звена, выход которого является выходом преобразователя, источник опорного напряжения, подключенный к информационному входу первого импульсно-управляемого делителя напряжения, управлякжщй вход которого является входом преобразователя, информационньй вход второго импульсно-управляемого делителя напряжения подключен к выходу преобразователя, первьй импульсно-управляемый делитель напряжения содержит последова.тельно соединенные ключ и два масштабных резистора, общий вывод которых через сглаживающий конденсатор соединен с шиной нулевого потенциа- , ла а информационный и управляющий входы ключа являются соответственно информадаонным и управляющими входами импульсно-управляемого делителя напряжения, второй импульсноуправляемьй делитель напряжения содержит ключ и два масштабных резистора, первые выводы которых объедийены и через сглаживаюпдай конденсатор подключены к шине нулевого потенциала, а второй вывод масштабного резистора является выходом второго импульсно-управляемого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с управляющим входом ключа, в первый импульсно-управляемый делитель напряжения введены второй ключ и третий масштабный резистор, первый и второй выводы которого подключены соответственно к общему выводу первого и второго масштабных резисторов первого импульсно-управляемого делителя напряжения и к jsuне нулевого потенциала, свободный вывод второго масштабного резистора подключен к входу ключа, выход которого является выходом первого импульсно-управляемого делителя напряжения, управляющие входы первого и второго ключей объединены, а во второй импульсно-управляемый делитель напряжения введен третий масштабный резистор, первый вьюод которого подключен к первым вьшодам первого и второго масштабных резисторов, а второй вывод третьего масштабного резистора через ключ подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод первого масштабного резистора явлйется информационным входом второго . импульсно-управляемого делителя напряжения .

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя.

Время-импульсный квадратичный преобразователь содержит сглаживающее звено 1, два 2-и 3 импульсно- управляемых делителя напряжения, три 4-6 масштабных резистора, два ключа 7 и 8 и сглаживающий конденсатор 9 первого импульсно-управляемого делителя напряжения, три 10-12 масштабных резисторе, ключ 13 и сглаживающий конденсатор 14 второго импульснуправляемого делителя напряжения, иточник 15 опорного напряжения.

Преобразователь работает следующим образом.

Условием динамического равновеси схемы является

1, Ч.U)

здесь 1,5 12 соответственно средние значения токов, поступающих со стороны первого 2 и второго импульсноуправляемых делителей напряжения на вход сглаживающего звена 1. 01иротно-модулированный сигнал с относительной длительностью 0 управляет средними значениями проводимостей импульсно-управляемых делителей напряжения . Сглаживающие конденсаторы 9 и 14 обеспечивают развязку по переменному току соответствующих импульсно-управляемых делителей напряжения, С учетом линейного закона управления средними значениями проводимостей импульсно-управляемых делителей напряжения и в предположении потенциального заземпения входа сглаживающего звена 1 имеем

Gv02

0

(3) 1 + 29

Это выражение справедливо при

Gj

G Gf, .где G4, G j и G значения проводимостей масштабных резисторов 4-6 первого импульсноуправляемого делителя 2 напряжения.

Среднее значение тока Ig составит

величину

0,5. G

I ,V (4)

1 + 20

Это выражение справедливо при G.Q

4Gj(, где

G.

С,4И

G G и

12

G, - соответственно значения проводимостей масштабных резисторов 1012 импульсно-управляемого делителя 3 напряжения.

Принимая во внимание условие динамического равновесия схемы (2) и полагая G, О, 5 G- .получим

что соответствует (1).

Достоинством предлагаемого устройства в сравнении с известным является более высокая точность квадратич-, ного преобразования относительной длительности входного широтно-модулированного сигнала в выходное напряжение постоянного тока.

ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНЫЙ КВАДРАТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий первый и второй импульсно-управляемьге делители напряжения, выходы которых; . подключены к входу сглаживающего звена, выход которого является выходом преобразователя, источник опорного напряжения, подключенный к информационному входу первого импуЛьсно-управляемого делителя напряжения, управляющий вход которого является входом преобразователя, информационный вход второго импульсно-управляемого делителя напряжения подключен к вькоду преобразова:теля, первьй ймпульсно-управляемый делитель напряжения содержит последовательно соединенные ключ и два масштабных резистора-, общий вьгоод которых через сглаживающий конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, а информационный и управлякиций входы ключа являются соответственно информационным и управляющим входами первого импульсно-управляемого делителя . напряжения, второй импульсно-управляемьй делитель напряжения содержит ключ к два масштабных резистора, первые выводы которых объединены и через сглаживающий конденсатор подключены к щине нулевого потенциала, а второй вывод второго масштабного резистора является выходом второго импульсно-управляемого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с управлякяцим входом ключа, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования, в первый импульсно-управляе- S мьй делитель напряжения введены вто(Л С рой ключ и третий масштабный резистор, первый и второй выводы которого подключены соответственно к общему выводу первого и второго масштабных резй сторов первого импульсио-управляемого делителя напряжения и к пине , нулевого потенциала, свободный вывод второго масштабного резистора подключен к входу ключа, выход которого является выходом первого импульсноуправляемого делителя напряжения, управляющие входы первого и второго ключей объединены, а во второй ймпульсно-управляемый делитель напряжения введен третий масштабный резистор, первый вывод которого подключен к первым вьгаодам первого и второго масштабных резисторов, а второй вывод третьего масштабного резистора через ключ подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод первого масштабного резистора является информационным входом второго импульсно-управляемого делителя напряжений.