Развертывающий преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-имлульс- ным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных ма1иинах.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

На фиг. 1 изображена функциональная схема развертывающего преобразователя; на фиг. 2 - размещение элементов датчика сигналов; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы сигналов и вариант включения терморезисторов.

Преобразователь содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый А масштабные резисторы, масштабный резистор 5 обратной связи, интегратор 6, релейный блок 7, первый 8 и второй У отсекающие диоды, 10 сигналов, вход 11 и выход 12 преобразователя, предварительный усилитель 13, усилитель 14 мощности, терморезисторы 15-1,...,15-т датчика 10 сигналов, транзисторы 16-1,...,6-т усилителя 14 мощности.

Преобразователь работает следующим образом.

Релейный блок 7 представляет собой усилитель с неинвертирующей статической характеристикой, имеющей линейный участок и уровни ограничения иасыЕ;ения. Транзисторы 16-1,..., 6-т могут быть включены по различньм схемам, например мостовой или пйлу- мостовой. Сопротивление терморезисторов 15-1,...,5-т, расположеиных на корпусах транзисторов 16-1,..., 16-in, зависит от температуры нагрева корпусов. В дальнейщем полагаем, что с ростом температуры корпуса сопротивление терморезисторов 15-1, I5-т уменьшается.

Терморезисторы 15-1,...,15-т, образующие датчик 10 сигналов, могут быть соединены последовательно или параллельно.

В преобразователе при работе существует режим устойчивых автоколебаний, частота которых зависит от соотнощения постоянной времени интегратора 6 и порогов переключения (зоны неоднозначности) релейного блка 7. Пороги переключения релейно

го блока 7 формируются с помощью кои-55 мощность рассеяния транзисторов

тура положительной обратной связи. При этом релейный блок 7 имеет неинвертирующую гистерезисную харак

теристику (фиг. За, tА - амплитуда импульсов на выходе 12).

Отрицательный порог переключения -В формируется с помощью четвертого масштабного резистора 4 и второго отсекающего диода 9 и равен:

где Rj.H R - сопротивления втор.ого 2 и четвертого 4 масштабных резисторов. Первьй 8 и второй 9 отсекающие диоды считаем идеапвными.

Положительный порог срабатывания

B(t)lAl

RQ

R -HRg-bR

(2)

где RI - сопротивление третьего масштабного резистора 3; Rj. результирующее сопротивление терморезисторой 15-1,.., 15-т.

Считаем, что при некоторой заданной (начальной) Температуре нагрева транзисторов 16-1,...,16-т, определяемой нагрузкой, частотой автоколебаний и температурой окружающей среды, B(t )|-Bt.

При нулевом уровне сигнала управления на входе 11 (фиг. Зб) на выходе релейного блока 7 формируется сигнал y.,(t) типа меандр со средним за интервал дискретизации нулевым значением. Выходной сигнал У(1) интегратора 6 имеет форму симметричной пилы, амплитуда которой ограничена порогами переключения (t°) и -В.

Наличие сигнала управления на входе П X(t) ((J«r. Зв) приводит к изменению периода автоколебаний и уровню полезной составляющей импульсов на выходе 12.

В интервале времени t, скорость изменения развертки У((t) определяется разностью воздействий X(t), y-,(t), а в интервале tj зависит от суммы этих сигналов. В результате t,-jt и полезная составляющая импульсного потока У lit) за время достигает величины, пропорциональной уровню сигнала на входе 11.

С ростом температуры Т окружающей среды (фиг. Зг) когда допустимая

16-1,...,16-Г1 уменьшается, величина сопротивления Rj,падает (фиг. Зд) и порог B(t °) срабатывания (переключения) релейного блока 7 увеличивается (фиг. Зе). В итоге с ростом интервалы дискретизации Т,.. ., Tji, увеличиваются (фиг. Зе).Умеиыие- ние частоты автоколебаний с ростом Тд рвлечет за собой снижение полной мощности, рассеиваемой в транзисторе. В результате за счет изменения (уменьшения) частоты автоколебаний транзисторы 16-1,... 1 б-т переходят в облегченный режим эксплуатации,при котором рассеиваемая мощность не выходит за допустимые пределы.

Снижение температуры вызыва- ет увеличение сопротивления терморезисторов 15-1,...,15-т. Величина B(t°) падает, а частота автоколебаний возрастает. Одновременно с этим расширяется полоса пропускания npeo6 разователя и повышается точность системы управления, в составе которой он функционирует. При этом также находится в допустимых для транзисторов 16-1,...,1б-т пределах.

При построении развертывающего преобразователя с термозависимой частотой коммутации положительная обратная связь релейного блока 7 может быть образована непосредственно за счет терморезисторов датчика 10 сигналов без первого 8 и второго 9 отсекающих диодов и четвертого масштабного резистора 4. Однако при этом термозависимыми оказываются как положительный, так и отрицательный по- роги переключения релейного блока 7, что приводит к появлению динамической ошибки преобразования входного сигнала. С целью исключения данного недостатка применяют раздельное фор- мирование уровней -В и B(t°), осуществляемое с помощью первого 8 и второго 9 отсекающих диодов.

При отсутствии первого 8 и второго 9 отсекающих диодов изменение со- противления -терморезисторов 15-1,... l5-m (фиг.Аа) приводит к одновременному увеличению (уменьшению) по модулю пороговых уровней tB(t°) (фиг.4б).Предположим, что первый цикл развертывающего преобразования начинает в момент времени (фиг.А Тогда его окончание наступает в момент времени t,,,, а длительность t, импульса Ут(1) отрицательной поляр-

Q

5 Q 5

0 5

0

ности соответствует залан){ому значению.

Изменение направления развертывающего преобразования длится в течение времени t, за которое порог -8(1) получает приращение йВ (фиг. 4б). В момент времени tj происходит очередное изменение знака сигнала y-,(t), однако длительность t выходного импульса отрицательной полярности превьш1ает требуемое значение t{ на велнчину ,H в выходном сигнале появляется динамическая ошибка, пропорциональная вольт-секундной площади л5 (фиг.4б). Первый 8 и второй 9 ограничительные диоды позволяют осуществить раздельное формирование пороговых уровней B(t°) и -В. В результате начало и окончание полного цикла развертывающего преобразования происходят при одном и том же значении порога -В переключения релейного блока 7, а полуциклы t , t (фиг.Аб) соответствуют требуемым величинам. При этом и динамическая ошибка отсутствует.

Таким образом, за счет диодов 15 и 16 повышается точность РП.

В тех случаях, когда сопротивление терморезисторов 15-1,...,15-т увеличивается с ростом температуры, они должны быть введены совместно с первым 8 и вторым 9 отсекающими диодами во входную цепь релейного блока 7 по схеме, показанной на фиг. 4в. В этом случае второй масштабный резистор 2 (. 1) заменяется двумя резисторами 2, и 2, (фиг. 4в), а последовательно (параллельно ) соединенные терморезисторы 15-1,...,5-т включаются последовательно с вторым отсекающим диодом 8 и резистором 2.1.

Последовательный, параллельный или комбинированный принцип соединения терморезисторов определяется конкретным видом не только их характеристик и числом силовых транзисторов, но также диапазоном температуры внешней среды в котором эксплуатируется развертывающий преобразователь, характеристиками и числом теплоотводов.

Йй

Mi,Mt-KmyAJ4,6

фиг

Ц}иг 2

-А

B{i )

о -о

г о

dif) е о -д

-в

efi)

b о

-в

фШ S

а о

/ /J-J-0

сриг. 4