Времяимпульсное множительно-делительное устройство Советский патент 1986 года по МПК G06G7/161 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в устройствах автоматического регулирования и управления, в информационно-измерительных системах и устройствах, где распространено треяставление информации в виде напряжения постоянного тока и широтномсдулированных сигналов (ШШ-сигналов).. Цель изобретения - повышение точности. На чертеже представлена функциональная схема времяимпульсного множительно-делительного устройства. Времяимпульсное множительно-делительное устройство содержит диф ференциальный операционный усилитель 1, широтно-импульсный модулятор 2, три импульсно-управляемых резистора 3, .4 и 5, три масштабных резистора 6, 7 и 8, три сглаживающих . конденсатора 9., 10 и 11, входы 12, 13 и 14 задания аргументов, токозадающий резистор 15 и ключ 16, Устройство работает следующим образом.. V На входы 13 и 14 устройства поступают второй Е J и третий Е сигналы-аргументы в виде напряжений постоянного тока противоположной полярности; на вход 12 - первьй сигнал аргумент в ввде относительной длительности в периодически повторяющихся прямоугольных импульсов, в каждом из периодов Т работы ключ 16 каждого из импульсно-управляемых резисторов 3, 4 и 5 замкнут в тече.кие времени 7 и разомкнут в течение времени Т - t (© 7/т). Поэтому Прово димость импульсно-управляемого резистора в среднем за период Т пропо циональна относительной длительност управляющего ШИМ-сигнала. Развязка по переменному току импульсно-управ ляемых резисторов 3, 4 и 5, масштаб ных резисторов 6, 7 и 8, обуславлив щая возможность их взаимодействия . только по постоянным (средним) знач ниям токов и напряжений, обеспечива ется сглаживающими конденсаторами 9, 10 и 11. Для установившегося режима долже соблюдаться баланс средних значений токов прямой цепи и цепи обратной связи

(1)

1.:

(0) где I - среднее значение тока, поступающего на инвертирующий вход дифференциального операционного усилителя 1 по цепи отрицательной обратной связи с входа 13 задания . второго Е сигнала-аргумента в виде напряжения постоянного тока; I . - среднее значение тока, поступающего на инвертирующий вход дифференциального операционного усилителя 1 по прямой цепи с выхода задания третьего Е сигналааргумента в виде напряжения постоянного тока. Прямая цепь образована импульсноуправляемым резистором 3, среднее значение проводимости которого пропорционально относительной длительности 0 входного широтно-импульсно; го сигнала первого аргумента Jj - проводимость импульсно-управляемого резистора 3. Согласно (2) среднее значение тока, поступающего на инвертирующий вход дифференциального операционного усилителя 1 по прямой цепи, равно 1,Е,С„0„ Цепь обратной связи образована двухполюсным элементом с управляемой по нелинейному закону проводимостью, который имеет мостовую структуру. Первым зажимом диагональ питания моста подключена к инвертирующему входу дифференциального операционного усилителя 1, вторым зажимом к входу 13 задания второго сигнала аргумента постоянного токаЕ . В измерительную диагональ моста включен второй масштабный резистор 7. Воспользовавшись правилами эквивалентного преобразования входной функции электрической цепи, состоя1дей из масштабных резисторов 6, 7 и 8 и импульсно-управляемьк резисторов 4 и 5, получим следующее вьфажение для среднего значения ее проводимости: (GG.,Q-HG,G8)(G,Ge6-HGG,) GG(G. 0 -.G )+G(G,+G50) где G Gg+G3+G e ; Ga.G,,G проводимости масштабных резисторов 6, 7 и 8; проводимости импульсно-управляемых резисторов 4 и 5. Тогда среднее значение тока, посту пающего на вход операционного усил теля по цепи обратной связи, равно I Е.;(0), где G(0) определяется выражением ( Из выражения (1) с учетом выражени (3) и (5) следует Если относительные значения проводимостей G, Gg, G , G, и Gg (нормирование выполняется по отношению к проводимости G) выбрать равными ,18; G,0,0043; ,252 ,,4; ,60. (здесь N - признак нормирования, то получающаяся из выражения (4) дробно-рациональная функция в виде отношения полиномов от переменной© второго порядка R,, t®) обеспечивает приближение к функции arsh с погрешностью, не превьшающей 0,6% при Ой © 1, т.е. R,,,(0) arshJQ . (7) Принимая во внимание выражение (6), из выражения (7) непосредственно следует, что (2.Q ). Устройство обеспечивает высокую точность нелинейного преобразования результата множительно-делительной операции по закону квадрата гиперболического синуса. Это позволяет использовать его как функциональный преобразователь, в котором совмещены операции множительно-делительная ,и функционального преобразования разнородных по форме п{5едставлбния сигналов. Формула изобретения Времяимпульсное множительно-делительное устройство, содержащее дифференциальный операционный усилитель, подключенный выходом к входу широтно-импульсного модулятора, выход которого является выходом устройства, три импульсно-управляемых резистора, каждый из которых содержит последовательно, соединенные ключ и токозадающий резистор, управляющий вход первого импульсноуправляемого резистора соединен с входом задания первого сигнала-аргумента устройства, а первый вывод соединен с инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и с первым выводом второго импульсно-управляемого резистора, вход задания второго сигнала-аргумента устройства подключен к первому свободному вьгооду последовательно соединенных первого и второго масштабных резисторов и первом выводу третьего импульсно-управляемого резистора, первый сглаживающий конденсатор, включенный в цепь отрицательной обратной связи дифференциального операционного усилителя, управляющие входы второго и третьего импульсно-управляемьгх резисторов подключены к выходу широтно-импульсного модулятора, отличающе,е с я тем, что, с целью повьшения точности, в него введены второй и третий сглаживающие конденсаторы и третий масштабный резистор, первый ывод которого подключен к инвертиующему входу дифференциального опеационного усилителя, а второй вывод одключен к второму выводу третьего мпульсно-управляемого резистора и торому свободному выводу последоваельно соединенных первого и второго асштабных резисторов, общий вывод оторых подключен к второму выводу торого импульсно-управляемого реистора и через второй сглаживаюий конденсатор - к шине нулевого отенциала, третий сглаживающий коненсатор включен между общим выводом торого и третьего масштабных реисторов и шиной нулевого потенциаа, второй вывод первого импульсноуправляемого реэистора соединен с входом задания третьего сигнала аргумента устройства, неинвёртирующий

вход дифференциального операционного усилителя подключен к шине нуле вого потенциала.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение в устройствах автоматического регулирования и управления, в информационно-измерительных системах и устройствах, где распространено представление информации в виде напряжения постоянного тока и широткомодулированных сигналов. Целью изобретения является повышение точности, что достигается введением второго и третьего сглаживающих конденсаторов и третьего масштабного резистора. Устройство обеспечивает высокую точность нелинейного преобразования результата множительно-делительной операции по закону квадратного гиперболического синуса. Это позволяет использовать его как функциональный (/} преобразователь, в котором совмещены операции множительно-делительная и функхщонального преобразования разнородных по форме представления сигналов. 1 ил.

1

12