Развертывающий преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G06G7/12 

Изобретение относится к ус1-шитель- ным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг.1 изображена функциональная схема развертывающего преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов; на фиг.З - характеристика Вход-выход ; на фиг.4 - статические характеристики релейных элементов.

Преобразователь содержит разделительный трансформатор 1, первую 2 и вторую 3 входные шины, первый масштабный резистор 4, первьш 5, второй 6 и третий 7 релейные элементы, од- новибратор 8, перемножитель 9, демо- дулирующий фильтр 10, функциональный преобразователь 11 с зоной нечувствительности, второй 12, третий 13 и четвертый 14 масштабные резисторы, .апериодический фильтр 15, ключ 16, шину 17 нулевого потенциала и выход 18.

На фиг.2 а показан сигнал на первом масштабном резисторе 4 б - выходной сигнал первого релейного элемента 5; в - сигнал на входе развертывающего преобразователя; г - сигнал на первом масштабном резисторе 4 при некотором значении сигнала на входе развертьшающего преобразователя j д - выходной сигнал первого релейного элемента 5 при некотором значении сигнала на входе развераъшаю- щего преобразователя.

Развертывающий преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии тока входного сигнала через первичную обмотку разделительного трансформатора 1 в контуре, образованном разделительным трансформатором 1 и первым релейным элементом 5, возникают автоколебания с частотой, определяемой индуктивностью вторичной обмотки и зоной неоднозначности первого релейного элемента 5, который имеет инвертирующую характеристику и пороги переключения ±В (фиг.4а). Переключение первого релейного элемента 5 (фиг. 2б) происходит под действием импульсов, формирующихся на первом масштабном резисторе 4 в моменты времени насыщения разделительного трансформатора 1. При этом среднее значение сигнала на выходе 18 равно нулю.

Наличие тока в первичной обмотке разделительного трансформатора 1 (фиг.2в) приводит к изменению скважности выходных импульсов первого релейного элемента 5 и появлению постоянной составляющей напряжения на

Q выходе 18.

Длительность t (фиг.2д) зависит от разности токов в первичной и вторичной обмотках разделительного трансформатора 1, а длительность t

5 определяется суммой этих токов, В результате напряжение на выходе 18 пропорционально току входного сигнала.

При соблюдении условия, по которо0 му ампервитки первичной обмотки меньше ампервитков вторичной обмотки, амплитудная (статическая) характеристика практически линейна (фиг. За) в диапазоне изменения входного тока от

5 максимального отрицательного значения до максимального положительного значения.

Если величина входного тока превышает максимально допустимое значе0 ние входного тока, то названное выше условие нарушается и разделительный трансформатор 1 переходит на частный цикл перемагничивания. Б результате с ростом входного тока напряжение на выходе 18 уменьшается, а частота автоколебаний увеличивается, что порождает неоднозначность процесса преобразования, входного сигнала, так как одно и то же значение выходного напряжения может существовать при

5

0

двух уровнях входного тока.

Для исключения такой неоднозначности служит тракт, состоящий из од- новибратора 8, перемножителя 9, демодулирующего фильтра 10, функционального преобразователя 11, второго 6 и третьего 7 релейных элементов. При нулевом значении тока через первичную обмотку разделительного трансформатора 1, третий релейный элемент 7, характеристика которого изображена на фиг. 4в, находится в режиме периодических переключений под действием пульсаций сигнала с выхода апериодического фильтра 15, которые следуют с частотой переключений первого релейного элемента 5. Импульсы на выходе перемножителя 9 периодически меняют знак, что обеспечивает нулевой уровень напряжения на выходе де- модулируняцего фильтра 10. Зона нечувствительности функционального преобразователя 11 соответствует линейному диапазону амплитудной характеристики (фиг.З), поэтому до тех пор, пока ток через первичную обмотку разделительного трансформатора 1 меньше максимального значения, при котором амплитудная характеристика начинает искажаться, напряжение на выходе функционального преобразователя 11 равно нулю. Зона неоднозначности второго релейного элемента 6 (фиг. 46) несколько превьппает амплитуду пульсаций напряжения с выхода демодулирующего фильтра 10, что исключает дребезг второго релейного

ное по выходу состояние. Ключ 16 размыкается, и на апериодический фильтр 15 подается корректирующий сигнал с выхода функционального преобразователя 11. В результате полезная составляющая импульсов на выходе первого релейного элемента 5 уменьшается, а сигнал на выходе функционального

Q преобразователя 11 увеличивается

вследствие роста частоты автоколебаний. Это обеспечивает стабилизацию сигнала на выходе 18 в области максимального значения амплитудной рактеристики (фиг. 3, пунктир), что практически исключает неоднозначность процесса преобразования входного сигнала.

Изменение направления тока через элемента 6 и ключа 16. Зона J (фиг.4б)2о первичную обмотку разделительного

трансформатора 1 приводит к переориентации третьего релейного элемента 7 и изменению полярности импульсов на выходе перемножителя 9. При этом корректирующий сигнал на выходе ф5гнк- ционального преобразователя 11 имеет знак, соответствующий знаку полезной

второго релейного элемента 6 также выбирается в пределах линейной зоны амплитудной характеристики.

По мере увеличения тока в первичной обмотке разделительного трансформатора 1 частота автоколебаний изменяется по закону:

25

4169744

ное по выходу состояние. Ключ 16 размыкается, и на апериодический фильтр 15 подается корректирующий сигнал с выхода функционального преобразователя 11. В результате полезная составляющая импульсов на выходе первого релейного элемента 5 уменьшается, а сигнал на выходе функционального

Q преобразователя 11 увеличивается

вследствие роста частоты автоколебаний. Это обеспечивает стабилизацию сигнала на выходе 18 в области максимального значения амплитудной рактеристики (фиг. 3, пунктир), что практически исключает неоднозначность процесса преобразования входного сигнала.

25

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-им- пульсным Преобразователем сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью ( 1 .изобретения является повышение точности. Развертывающий преобразователь содержит разделительный трансформатор 1, первую и вторую входные шины 2 и 3, первый масштабный резистор 4, первый, второй и третий релейные элементы 5, 6 и 7, одновибра- тор 8, перемножитель 9, демодулирую- щий фш1ьтр 10, функциональный преобразователь 11с зоной нечувствительности, второй, третий и четвертый масштабные резисто1 л 12, 13 и 14, апериодический фильтр 15, ключ 16, шину нулевого потенциала 17, выход 18. .Развертывающий преобразователь работает в режиме автоколебаний, сйг нал подвергается широтно-импульсному преобразованию. 4 ил. .. 3 cpi/s/

1

11

Г

(О

где i

1

МЯКС

Аноске

ТОК первичной обмотки максимальное значение тока первичной обмотки, соответствующее линейному участку амплитудной характеристики. Поэтому напряжение на выходе демо дулирующего фильтра 10 находится внутри зоны нечувствительности функционального преобразоват1еля 11 и второго релейного элемента 6. Вследстви этого ключ 16 замкнут и напряжение на выходе апериодического фильтра 15 определяется только скважностью выходных импульсов первого релейного элемента 5. В момент времени, когда ток в первичной обмотке разделительного трансформатора 1 превышает максимальное значение,соответствующее линейному участку амплитудной харак- .теристики (фиг. 3), частота автоколебаний резко увеличивается и превышает «значение, соответствующее нулевому значению тока через первичную обмотку.

Сигнал ha выходе демодулирующего фильтра 10 превьш1ает зону нечувствительности функционального преобразователя 11 и одновременно переводит второй релейный элемент 6 в единичсоставляющей на выходе первого релейного элемента 5. Таким образом, ам- шштудная характеристика корректируется как во втором, так и в четвертом квадрантах, что повьшхает точность работы.

Формула изобретения

Развертывающий преобразователь, содержащий разделительный трансформатор, первый и второй выводы первичной обмотки которого являются первой и второй входными шинами развертывающего преобразователя, релейный элемент, к входу которого подключены первый вывод вторичной обмотки разделительного трансформатора и первый вывод первого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход релейного элемента соединен с вторым вьшодом вторичной обмотки разделительного трансформатора и входом одновиб- ратора, соединенные последовательно демодулирующий фильтр и функциональный преобразователь с зоной нечувст-

вительности, выход которого подключен к первому выводу второго масштабного резистора, второй вьшод которого через ключ соединен с шиной нулевого потенциала, выход первого релейного элемента через трепй мас штабный резистор подключен к входу ; айериодического фильтра и первому вьтоду четвертого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с BTOpbtM вьшодом второго масштабного резистора, выход демодули- рующего фильтра подключен к входу второго релейного элемента, выход кЬторого соединен с управляющим входом ключа, выход апериодического 4яшьтра является выходом развертыа

в

о

-в

В

В

iL.

Ж

вяшюмыгитди

-эе.

г

Фиг.г

Бающего преобразователя, о т л и - ч, а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий релейный элемент и перемно жительJ причем выход одновибрагора подключен к первому входу перемножителя, выход которого соединен с входом демодулирующего фильтра, выход апериодического фильтра подключен к входу третьего релейного элемента, выход которого соединен с вторым входом перемножителя.

say.-sb ici rJC: -гх:

-i

-В

в

Фиг.З