Время-импульсный квадратичный преобразователь Советский патент 1985 года по МПК G06G7/20 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в устройствах информационио-измерительноИ техники.

Известно устройство, содержащее уравновешенный мост в плечи которого включены импульсно-управляемьж резисторы, первая вершина моста подключена к источнику опорного напряжения, вторая и четвертая вершина моста через сглаживающие конденсаторы, а третья верщина непосредственно подключены к шине нулевого потенциала, вторая и четвертая вершины подключены к входам деФФвренциальиого усилителя, выход которого через широтноимпульснмй модулятор соединен с выходш устройства tO

Недостатком указанного устройства является невозможность получения результата квадратичного преобра:зования широтно-иьшуяьсных сигналов в виде напряжения постоянного Тока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является вреня-импульсный квадратичный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные первый ключ, два масштабных резистора и второй ключ подключен к входу сглаживающего звена, вьпсод которого является выходом преобразователя, общий вывод первого и второго масштабных резисторов через сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, управляющий вход первого 1Еслюча соединен с информацион}а1|м входомпреобразователя и входсм фазоиивертора 2.

Недостатком данного устройства является невысокая точность преобразования, так как в нем для получения несмещенного квадратичного преобразования линейная составляющая среднего значения тока должна компенсироваться по цепи, содержащей источник опор ного напряжения противоположной отрицательной полярности.

Цель изобретения - повьш1ение точИости квадратичного преобразования.

Поставленная цепь достигается тем что во время-импульсный квадратичный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные первый Ключ, два масштабных резистора и второй ключ подключен к входу

сглаживающего звена, выход которого является выходом преобразователя, общий вывод первого, и второго масштабных резисторов чере сглаживающий конденсатор подключен к шиНе нулевого потенциала, управляющий вход первого ключа с информационным входом преобразователя и входом фазоинвертора, введены два дополнительных ключа, управляющие входы которых подключены к выходу фазоинвертора, общие выводы первого ключа и первого масштабного резистора, а также второго масштабного резистора и ВТОРОГО ключа соответственно через первый и второй дополнительные ключи соединены с шиной нулевого потенциала, управляющий вход второго ключа подключен к информационному входу преобразователя.

На чертеже представлена функциональная схема время-импульсного квадратичного преобразователя.

Время-импульсный квадратичный преобразователь содержит сглаживающее звено 1, источник 2 опорного напряжения, два ключа 3 и 4, два масштабных резистора 5 и 6, фазоинвертор 7, сглаживающий конденсатор 8 и два дополнительных ключа 9 и 10.

Время-импульснь1й преобразователь работает следующим образом.

На Вход преобразователя поступает широтно-импульсный сигнал с относительной длительностью , где f - длительность повторяющихся с периодом Т прямоуголыадх импульсов В каждом из периодов Т работы ключ 3 замкнут в течение времени V и разомкнут в течение времени T-f. Поэтому проводимость масштабного резистора В ередием пропорциональна относительной длительности управляющего широтно-импульсного сигнала. Развязка по переменному току масштабных резисторов 5 и 6, обусловливающая возможность их взаимодействия только по постоянным (средним) составляющим значений токов и напряжений, обеспечивается сглаживакицим конденсатором 8. В результате этого на вход сглаживакякего звена 1 поступает токовый сигнал в форме последовательности пракоуголышх импульсов с амплитудой, пропорциональной постоянной составляющей напряжения на сглаживающем конденсаторе 8 if вйительностью равной f. Сглаживающее звено 1 обеспечивает формирование выходного напряжения среднее значение которого пропорционально среднему значению тока со стороны входной импульсно-уАравляемой цепи. Условием динамического равновеси схемы является равенство приращений зарядов конденсаторов устройства в течение промежутков времени их заряда и разряда. Из этого условия находится постоянная составляю,щая Ос напряжения на сглаживающем конденсаторе 8. В течение времени f сглаживающий конденсатор 8 при обретает заряд равный (E-2QjGr , (11 т -1 теряет за а в течение времени ряд, равный dapo,,,5p(r-r) 2UcG(T-ir) , (2J . где G - проводимость масштабных рез торов 5 и 6. Из условия лбзар лбрвзр с учетом соотношений (1) и (2) находится среднее значение напряжения и 0. . (3) С учет (3) среднее значение вх ного тока сглаживающего звена 1 сое тавит величину I«0,5E8Ge 0,5EQ9 . Тогда постоянная составляющая вы ходного напряжения будет равна г0.5-|-Ее i 6 .GI где GI,- проводимость резистора в цепи обратной связи операционного уснпителя сглаживающего звена 1. Предлагаемое устройство по сравнению с известнш4 характеризуется более высокой точностью квадратичного преобразования относительной длительности широтно-импульсного сигнала, а также высокой надежностью, обусловленной простотой схемы. Более высокая точность преобразования достигается за счет устранения из схеьш устрсЛства источника опорного напряжения противоположной полярности,,наличие которого в извести устройстве быпо обусловлено необходимостью компенсации линейной составляющей тока (по среднему значению) tro отношению, к относительной длительности широтно-импульсного сигнала. Кроме того, улучшаются режимы работы 3 и 4, поскольку при их разшкании снижается постоянная времени перезаряда паразитных емкостей за счет за а1жания дополнительных ключей 9 и to на втну нуле- . вого потенциала. Вследствие этого обеспечивается возможность повышения . быстродействия устройства путем увеличения частоты коммутации ключей 3, 4, 9 и 10.

ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНЫЙ КВАДРАТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные первый ключ, два масштабных резистора и второй ключ подключен к входу сглаживающего звена, выход которого является выходом преобразователя, общий вывод первого и второго масштабных резисторов через сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, управляющий вход первого ключа соединен с информационным входом преобразователя и входом фазоинвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два дополнительных ключа, управляющие входа которых подключены к выходу фазоинвертора, общие выводы первого ключа и первого масштабного резистора, а также второго масштабного резистора и второго ключа соответственно через первый и второй допол(Л нительные ключи соединены с шиной нулевого потенциала, управляющий . вход второго ключа подключен к информационному входу преобразователя. сг 00 IJ