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

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти также применение в информационно-измерительной технике.

Цель изобретения - повышение точности преобразования входного сигнала по закону степенной функции с показателем 3/2.

На чертеже представлена функциональная схема времяимпульсного преобразователя.

Времяимпульсный преобразователь содержит блок усреднения 1, сглаживающий конденсатор 2, импульсно управляемые резисторы 3 и 4, фазоинвертор 5, широтноимпульсный модулятор 6, источник опорного напряжения 7, первый 8 и второй 9 масштабные резисторы, причем блок усреднения 1 состоит из операционного усилителя 10, третьего масштабного резистора 11 и усредняющего конденсатора 12.

Зависимость выходного напряжения иг преобразователя от входного LJ имеет вид

-

(1)

и VolfUo

где К - коэффициент пропорциональности;

Uo -опорное напряжение постоянного тока, причем .

Времяимпульсный преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение Ux с помощью щиротно-импульсного модулятора 6 линейно преобразуется в относительную длительность щиротно-модулированного сигнала (ШИМсигнала)

(2)

где Ki - коэффициент пропорциональности; в т/Т, где т - длительность повторяющихся с периодом Т прямоугольных импульсов.

На выходе фазоинвертора 5 формируется ШИМ-сигнал с относительной длительностью - в. Эти ШИМ-сигналы управляют средними значениями проводимостей соответственно первого 3 и второго 4 импульсно управляемых резисторов. Среднее значение проводимости первого 3 импульсно управляемого резистора равно gi , а второго g2 026 02(1 - 0), где GI

и Q2 - проводимости первого 3 и второго 4 импульсно управляемых резисторов соответственно. За счет сглаживающего конденсатора 2 импульсно управляемые резисторы

3 и 4 оказываются развязанными по переменному току, что позволяет рассматривать только средние значения их проводимостей. Таким образом, среднее значение проводимости цепи из последовательно соединенных первого и второго импульсно управляемых резисторов равно

GiG.

в) .

GieG2(l

gl,2

sr- и:w

G,0 + G2(1-в) G-tС учетом отмеченного и в предположении потенциального заземления входа блока усреднения среднее значение выходного напряжения Ьг равно

и. - - -Uo(G3 + у,;) + U.G4, (4)

где GS и G4 проводимости первого 8 и второго,9 масштабных резисторов соответственно; GO -проводимость резистора 11

блока усреднения 1.

Подставляя в (4) значения gi (3) и в (2) в предположении Ki 1, получим

, г-Si 6 2h f Ua

.....0.|;,lf (5)

U;e J

GI-G

Uo

32 приведенное ниже выражение (6)

R,,(x} -1,7032-10- + X )(р

аппроксимируег степенную функцию с показателем 3/2, с погрешностью не выше 0,17% в диапазоне изменения х от О до 1. На основании подобия выражения (5) выражению (6) выбираются значения проволимостей резисторов 11 и 12 и импульсно управляемых резисторов 3 и 4, что позволяет предлагаемому устройству с точностью не ниже 0,17% воспроизводить заданную функцию.

ВРЕМЯИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий блок усреднения, источник опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные первый н второй импульсно-управляемые резисторы подключены к первому выводу первого .масштабного резистора и к входу блока усрелнепия, вы.ход которого является выходом преобразователя, информационный вход, преобразователя соединен с входом широтно-импульсного модулятора, выход которого непосредственно и через фазоинвертор подключен к управляюш,им входам соответственно первого и второго импульсноуправляемых резисторов, вывод которых через сглаживающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью новыщения точности преобразования входного сигнала по закону степенной функции с показателе.м 3/2, в него введен второй масштабный резистор, включенный .между входом преобразователя и входом блока усреднения, второй вывод первого масштабного резистора подключен к выходу источника опорного напряжения.