Развертывающий преобразователь Советский патент 1986 года по МПК G06G7/12 

f

Изобретение относится к усили. тельным усуройствам с широтно им- пульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Целью изобретения является повы шение быстродействия.

На фиг. 1 изображена функционалная схема развертывающего преобразователя; на фиг. 2 и 3 - временны диаграммы сигналов.

На фиг. 1 обозначены первый и второй сумматоры 1 и 2, интегратор первый и второй релейные элементы 4 и 5, амплитудный модулятор 6, элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ 7, фильтр низких частот 8, демодулятор 9, пр порционально-дифференцирующий элемент 10, вход П, выход 12.

На фиг. 2 и 3 введены следующие обозначения:

X (t) - сигнал на входе 11;

Y, (t) - выходное напряжение интегратора 3;

Y (t) - выходной сигнал первог релейного элемента

У (t) - выходной сигнал второго релейного элемента 5;

Yg (t) - сигнал на выходе амплитудного модулятора 6;

Y, (t) - выходные импульсы элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 7;

8

(t) - напряжение на

8;

выходе

фильтра низких частот

Y (t) - выходной сигнал демо- 9;

дулятора

Y|g (t) - выходной сигнал про порционально-дифференцирующего элемента 10;

г

t4 интервалы преобразования.

Развертывающий преобразователь работает следующим образом.

Первый и второй сумматоры 1 и 2 имеют коэффициент передачи, рав- .ный 1 .

Первый релейный элемент 4 выполнен с неинвертирующей петлей гистерезиса и порогами переключения ±В. Выходной сигнал меняется дискретно в пределах А.

Второй релейньШ элемент 5 имеет нулевой уровень порогов включения, неинвертирующую характеристику, а его выходной сигнал также может дискретно меняться в диапазоне± А.

Элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ 7 формирует на выходе импульсный сигнал.

to

,

25

12117622

знак которого соответствует знаку произведения его входных воздействий.

Амплитудный модулятор 6 форми- 5 рует импульсный сигнал, амплитуда которого определяется уровнем сигнала на входе 11, т.е. на его сигнальном входе, а длительность соответствует длительности импульсов на входе второго релейного элемента 5.

Каскад, образованный первым сумматором 1, интегратором 3 и первым релейным элементом 4 представляет автоколебательное звено с частотно- широтно-импульсной модуляцией.

При отсутствии сигнала на выходе амплитудного модулятора 6 выходной сигнал интегратора 3 имеет форму

15

20

симметричной пилы, амплитуда которой нормируется величиной порогов переключения первого релейного эле- При этом выходные сигна- и второго релейных эле- сдвинуты друг относи- на 90 эл. град. В этом случае на выходе элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 7 формируется сиг - ал типа меандр со средним нуле-

мента 4. лы первого ментов 4 и 5 тельно друга

вым значением, частота которого в чва раза превьппает частоту импульсов на выходе первого релейного элеента 4.

Сигнал на выходе амплитудного

1)дулятора 6 (фиг. 2 б) имеет частоту выходных импульсов второго релейного элемента 5 и амплитуду, пропорциональную уровню сигнала на входе 11 (фиг. 2 а, б).

При надйчии сигнала на входе 11 на вход первого сумматора 1 с выхода амплитудного модулятора 6 подается сигнал типа меашдр со средним нулевым значением (фиг. 2 б).

Это приводит к изменению производной развертки на выходе интегратора 3 (фиг. 2 а). В интервалах времени t,,t скорость изменения выходного сигнала интегратора 3 определяется суммой сигналов на входах первого сумматора 1, а в интервалах времени ty, t - зависит от разности этих сигналов. В результате момент времени перехода разверткой

3

нулевого уровня смещается в

)

сторону переднего фронта импульсов на выходе первого релейного элемента 4, и фазовый сдвиг между сигнала3

ми на выходах первого и второго эле ментов 4 и 5 увеличивается фиг. 2 б). Это вызьшает изменение скважнос/

ти импульсов на выходе элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 7, постоянная составляющая которых за полупериод автоколебаний достигает уровня, пропорционального величине сигнала на входе 11 (фиг. 2 в .

Фильтр низких частот 8 является апериодическим фильтром первого по рядка и предназначен для выделения постоянной составляющей выходного сигнала элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 7 (фиг. 2 в) .

С помощью демодулятора 9 происхо . дит выпрямление выходного сигнала 1нтегратора 3 (фиг. 2 а, г) .

Пропорционально-дифференцирую- щий элемент 10 осуществляет подавление постоянной составляющей выходного сигнала демодулятора 9 (фиг.2 При этом на выходе пропорционально- дифференцирующего элемента 10 фор - мируется сигнал со средним нулевым значением, форма которого (фиг.2 е) с достаточной степенью точности повторяет форму пульсаций выходного сигнала фильтра низких частот 8 (фиг. 2 в)..

С помощью второго сумматора 2 происходит сложение выходных сигналов пропорционально-дифференцирующего элемента 10 и фильтра низких частот 8. Учитьшая, что пульсации в этих выходных сигналах находятся в противофазе, во втором сумматоре осуществляется их взаимная компенсация (фиг. 2 д), в результате которой снижается уровень пульсаций сигнала на выходе 12, причем без увеличения постоянной времени фильтра низких частот 8.

При изменении знака сигнала на входе 11 (фиг. 3 а) выходные импульсы амплитудного модулятора 6 оказываются сдвинутыми относитель - но выходного сигнала второго релейного блока 5 на 180 эл. град, (фиг. 3 б), что влечет за собой из меиение знака .сигнала на выходе 12 (фиг. 3, в, г, д).

62

С ростом амплитуды сигнала на входе 1 1 фазовый сдвиг меясду выход-- ными сигналами первого и второго релейных элементов 4 и 5 уменьша- ется (фиг, 3 я, б), а постоянная составляющая выходных импульсов элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 7 увеличивается.

По сравнению с устройством-про-

тотипом предлагаемый развертывающий преобразователь характеризуется более высоким быстродействием за счет возможности уменьшения постоянной времени фильтра низких

частот 8.

Формула изобретения

Развертывающий преобразователь, содержащий соединенные последовательно интегратор и первый релейный элемент, выход которого подключен к первому входу элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, к второму входу которого подключен выход второго релейного элемента, вход которого соединен с выходом интегратора, амплитудньм модулятор, пропорционально-дифференцирующий элемент, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены демодулятор, фильтр низких частот, первый и второй сумматоры, причем сигнальный вход амплитудного модулятора является входом развер- тьшающего преобразователя, выход амплитудного модулятора соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого релейного элемента, выход первого сумматора соединен с входом интегратора, выход которого подключен к входу демодулятора, вы ход которого через пропорционально-дифференцирующий элемент соединен с первым входом второго сумматора, выход второго релейного элемента.подключен к управляющему входу амплитудного модулятора, выход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ через фильтр низких частот подключен к второму входу второго сумматора, выход которого является выходом развертывающего преобразователя.

Li-гг

о-

А -(у2

11

Фиг.1

Фиг. 2

yjt)

/jft

а

УЗ()

О S

7

УгН y,o(t)

Составитель О. Отраднов Редактор Т. Парфенова Техред О Ващипшна Корректор С.

Заказ 643/55 Тираж 673 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж--33, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Сриг.З

Изобретение относится к усили- тельньл 1 устройствам и может быть йс пользовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения яв ляется повьшение быстродействия. Развертывающий преобразователь содержит первый и второй сумматоры, интегратор, подключенный к входам первого и второго релейных элементов, амплитудный модулятор, соединенные последовательно элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ и фильтр низких частот, а также соединенные последовательно демодулятор и пропорционально-дифференцирующий элемент. Эффект повышения быстродействия достигается за счет 5 еньюения постоянной времени фильтра низких частот, причем это уменьшение обусловлено взаимной компенсацией противофазных пульсаций с выходов пропорционально-дифференцирующего элемента и фильтра во втором сумматоре. 3 ил. I (Л