Многозонный развертывающий преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G06G7/12 

сл

4

00 Ч

оэ сд

0

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть |использовано в аналоговых вычисли- {тельных машинах,5

Целью изобретения является повьше- ние точности передачи информации в области больших входных сигналов.

На фиг.1 изображена функциональная схема многозонного развертывающего преобразователя; на фиг. 2-4 - вре- Иенные диаграммы сигналов; на фиг.5 |и 6 - амплитудная и модуляционная (Характеристики.

i Преобразователь содерит первый 1, второй 2 и третий 3 сумматоры, интег- ратор 4, п релейных элементов 5,, :5/j...5, блок 6 задержки, выпрями- |тель 7, ключевой элемент 8, амплитуд- |ный модулятор 9, блок элементов И 10, |блок элементов ИЛИ-НЕ 11, элемент ИЛИ |12, вход 13, выход 14. j На фиг.2-4 приняты следующие обоз- |начекия: X(t) - сигнал на входе 13; |Y((t) - выходной сигнал интегратора 4; Y pi(t) - выходной сигнал первого релейного элемента 5, ; ) - выходной сигнал блока 6 задержки; Yp,(t), Yp, (t) - выходные сигналы ресоответствен

р 2 - лейных элементов 5, .5

но; Ygj,(t) - напряжение на выходе 14; Y|(t) - сигнал на выходе амплитудного модулятора 9; iB,tB2, tBj - пороги переключения релейных элементов 5,-5з соответственно, причем 35 В,1 |В ( |Вд| ; tA - амплитуда сиг- :напа на выходе 14; ), YpjCt) - выходные сигналы релейных элементов 5,,, 5 соответственно; ((t)/A - ;

единичным коэффициентом передачи. Релейные элементы 5,...5j обладают гистерезисом с порогами переключения +В, их выходной сигнал меняется в пределах 1А/3.

При включении и нулевом уровне сигнала на входе 13 происходит последовательная ориентация состояний релейных элементов 5 и З,- пороги переключения которых превышают по абсолютной величине значения порогов срабатывания первого релейного :элемента 5, (фиг.26). Эти релейные элементы переходят в статические и противопо- ложные по знаку состояния (фиг.2г,д). Режим устойчивых автоколебаний возникает в канале с первым релейным элементом 5. (фиг.26,в). При этом амплитуда выходного сигнала интегратора 4 ограничена порогами переключения первого релейного элемента 5 (фиг. 2б). На выходе Н формируются импульсы с амплитудой 1А/3 и средним нулевым значением. Наличие сигнала на входе 13 (фиг.2а) приводит к изменению скорости нарастания.выходного напряжения интегратора 4 и влечет за собой появление постоянной составляющей, сигнала на выходе 14 (фиг.26,

25

-30 в,е).

При увеличении (по модулю) сигнала на входе 13 до величины, превышающей А/3 (фиг.2а, t j|), происходит переход . во вторую модуляционную зону (фиг. 2е). Последнее оказьгоается возможным благодаря переориентации второго релейного элемента 5 в момент времени t в состояние А/3 (фиг.26.г). В дальнейшем скважность импульсов на

нормированное значение сигнала на вы-40 выходе 14, как и для первой модуляци 0

5

35

единичным коэффициентом передачи. Релейные элементы 5,...5j обладают гистерезисом с порогами переключения +В, их выходной сигнал меняется в пределах 1А/3.

При включении и нулевом уровне сигнала на входе 13 происходит последовательная ориентация состояний релейных элементов 5 и З,- пороги переключения которых превышают по абсолютной величине значения порогов срабатывания первого релейного :элемента 5, (фиг.26). Эти релейные элементы переходят в статические и противопо- ложные по знаку состояния (фиг.2г,д). Режим устойчивых автоколебаний возникает в канале с первым релейным элементом 5. (фиг.26,в). При этом амплитуда выходного сигнала интегратора 4 ограничена порогами переключения первого релейного элемента 5 (фиг. 2б). На выходе Н формируются импульсы с амплитудой 1А/3 и средним нулевым значением. Наличие сигнала на входе 13 (фиг.2а) приводит к изменению скорости нарастания.выходного напряжения интегратора 4 и влечет за собой появление постоянной составляющей, сигнала на выходе 14 (фиг.26,

25

30 в,е).

При увеличении (по модулю) сигнала на входе 13 до величины, превышающей А/3 (фиг.2а, t j|), происходит переход . во вторую модуляционную зону (фиг. 2е). Последнее оказьгоается возможным благодаря переориентации второго релейного элемента 5 в момент времени t в состояние А/3 (фиг.26.г). В дальнейшем скважность импульсов на

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импуль- сным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности. Многозонный развертывающий преобразователь содержит первый 1, второй 2 и третий 3 сумматоры, интегратор 4, нечетное число релейных элементов 5,...,5f,, блок задержки 6, выпрямитель 7, ключевой элемент 8, амплитудный модулятор 9, блок элементов И 10, блок элементов ИЛИ-НЕ 1.1, элемент ИЛИ 12, вход 13 и выход 14. Многозонный развертывающий преобразователь работает в режиме автоколебаний с широтно-импульсной модуляцией сигнала. 6 ил. , SS

ходе 14; - нормированное значение частоты автоколебаний; fo частота автоколебаний РП при &Ъ 4 - приращения амплитуды выходного сигнала интегратора 4.

При рассмотрении принципа работы полагаем, что число релейных элементов равно 3.

Многозонный развертывающий преобразователь работает следующим образом.

Рассмотрим временные диаграммы сигналов пр (фиг.2) при условии отсутствия блока 6 задержки, вьшрямителя 7, ключевого элемента 8, амплитуд-„ определяемых частотой его несущих

ного модулятора 9, элемента И 10, ШШ-НЕ 11, ИЛИ 12.

Первый, второй и третий сумматоры 1, 2 и 3 являются неинвертирующими с

автоколебаний. Поэтому устройства добного типа могут применяться в о новном для передачи низкочастотных сигналов, несмотря на достаточно в

5

0 J

онной зоны, зависит от величины сигнала на входе 13.

На фиг.5 приведены в качестве примера экспериментальные статические характеристики при , где а - амплитудная характеристика, б - модуляционная характеристика.

Зависимости получены при отсутствии блока 6 задержки и других, перечисленных выше. Из приведенных зависимостей следует, что на границе раздела модуляционных зон () имеет место резкое ухудшение динамических свойств многозонного преобразователя.

автоколебаний. Поэтому устройства подобного типа могут применяться в основном для передачи низкочастотных сигналов, несмотря на достаточно высокое значение частоты выходных импульсов при нулевом уровне сигнала на входе 13.

Отмеченный недостаток устраняется введением блока 6 задержки. Режимы работы для данного случая иллюстриру ю тся диаграммами сигналов на фиг.З. Напряжение на выходе блока 6 задержк запаздывает по отношению к выходным импульсам первого релейного элемента 5, на величину t, Это обеспечивает приращение йЬ,, йЪ развертки ) относительно пороговых уровней 1В, первого релейного блока 5 (фиг.Зб), причем (Ь,1 db z,. Предположим5что сигнал на входе 13 в момент времени t (фиг,За) дискретно увеличился и отличается от уровня - А/3 на беско нечно малую величину и. Это приводит к увеличению амплитуды развертки Yf,(t) (фиг.Зб), под действием которо в режиме переключений оказываются сразу два релейных элемента 5. и 5 (фиг.3в,г, моменты времени t-f- )} выходные сигналы которых сдвинуты друг относительно друга по фазе. Одновременно с этим третий релейный

з

элемент 5,, переключается в положительное состояние (фиг.Зд, t), В итоге на выходе 14 (фиг.Зе) импульсы формируются сразу в двух модуляционных зонах, что исключает в модуляционной характеристике характерных точек, когда .

По мере увеличения сигнала на входе 13 (фиг.За, t7t-j) происходит выход из режима высокочастотных автоколебаний, обусловленных одновременно работой релейных элементов 5, и 5

(фиг.Зб,в,г,е), и импульсы на выходе 14 формируются только во второй модуляционной зоне,

Данньм режим работы иллюстрируется характеристиками на фиг,6. Здесь на границах раздела модуляционных зон имеются всплески частоты автоколебаний что улучшает динамические характеристики. Введение элемента блока

порога срабат вания первого релейного элемента 5 на величину 4 Ь Гх(с)1 (фиг.4в). В зультате частота автоколебаний (по лоса пропускания) для старшей моду

6 задержки не влияет на статические

-д.- .-.. |i-4|0jj j. V., t tlj-xiilt.. JTL V

показатели, так как,возмущение вводит-50 ц„онной зоны возрастает-(фиг.4г ж) ся во внутренний контур замкнутой автоколебательной системы.

по сравнению с тем ее значением, к торое имело бы место в случае отсу ствия введенных блоков. Следовател динамическая точность в области

Однако по мере приближения амплитуды сигнала на входе 13 к максипо сравнению с тем ее значением, которое имело бы место в случае отсутствия введенных блоков. Следовательно динамическая точность в области

тудь сих нала на ьлиде j л 1У,

мальной величине (фиг.66, точки А,Б) , больших сигналов повьш1ается, частота автоколебаний резко снижается Когда происходит работа в старшей и в пределе стремится к нулю, т.е. модуляционной зоне четвертого квад- для старшей модуляционной зоны недос- ранта амплитудной характеристики.

0

5

0

5

таток, отмеченный характеристиками на фиг.З сохраняется.

Введение перечисленных блоков преследует цель улучшить динамические показатели в области больших сигналов, когда развертывающий преобразователь переходит в старшую модуляционную зону (близок к зоне насыщения амплитудной характеристики, фиг,6а).

Диаграммы, поясняющие работу в данном режиме, приведены на фиг.4, С целью упрощения диаграмм сигналов они построены для случая 0, что является не принципиальным для рассматриваемой области амплитуд сигнала на входе 13.

При выполнении условия (фиг.4а)

X(t)A/3,

когда происходит переход в старшую модуляционную зону второго квадранта амплитудной характеристики, второй и третий релейные элементы 5 и 5

5 ориентируются в состояние А/3 (фиг. 4д,е). В дальнейшем считаем, что А/3 соответствует лог., а А/3 - лог. О, В этом случае на выходе блока элементов И 10 появляется лог,1, которая приводит к формированию 1 на выходе элемента ИЛИ 12. Наличие 1 на управляющем входе ключевого элемента 8 переводит последний в открытое состояние и его выходной сигнал повторяет форму выходного напря5 жения выпрямителя 7. В результате на выходе амплитудного модулятора 9 формируются импульсы положительной полярности (фиг.4б), амплитуда которых возрастает по мере роста уровня сигнала на входе 13 (фиг,4а). Сигнал на выходе амплитудного модулятора 9 (фиг.46), суммируясь с пилообразным напряжением с выхода интегратора 4, влечет за собой кажущееся уменьшение положительного

порога срабатывания первого релейного элемента 5, на величину 4 Ь Гх(с)1 (фиг.4в). В результате частота автоколебаний (полоса пропускания) для старшей модуля-д.- .-.. |i-4|0jj j. V., t tlj-xiilt.. JTL V

0 ц„онной зоны возрастает-(фиг.4г ж)

ц„онной зоны возрастает-(фиг.4г ж)

по сравнению с тем ее значением, которое имело бы место в случае отсутствия введенных блоков. Следовательно динамическая точность в области

51

второй и третий релейные элементы 5 и 5 находятся в состоянии лог.О и блок элементов ИЛИ-НЕ 11 переходит в единичное состояние. В остальном принцип действия не отличается от описанного.

Предложенный многозонный развертывающий преобразователь имеет более высокую динамическую точность передачи инфо 1мации в области больших входных сигналов.

изобретения

Многозонный развертывающий преобразователь, содержащий соединенные последовательно первый сумматор и интегратор, п релейных элементов (п - нечетное число), выход интегратора соединен с входами всех релейных элементов, кроме первого, выходы всех релейных элементов, кроме первого, подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого является выходом многозонного развертывающего.преобразователя и соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого является входом многозонного развертывающего преобразователя, о т л и 10

187656

чающийся тем, что,, с целью повьппения точности, в него введены выпрямитель, ключевой элемент, амплитудный модулятор, блок задержки, третий сумматор, элемент ШИ, блок элементов И, блок элементов ИЛИ-НЕ, причем вход выпрямителя соединен с вторым входом первого сумматора, выход выпрямителя подключен к сигнальному входу ключевого элемента, выход которого соединен с сигнальным входом амплитудного модулятора, выход интегратора подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с входом первого релейного элемента, выход которого подключен, к входу блока задержки, выход которого соединен с соответствуклцим входом второго сумматора и с управляющим входом амплитудного модулятора, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, выходы всех релейных элементов, кроме первого, сое-. дин ены с соответствующими входами блока элементов И и блока элементов ШШ-НЕ, выход блока элементов И и выход блока элементов ИЛИ-НЕ подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключевого Элемента.

15

20

25

30

ISOHO

a

г 0

-1,0 -0,8 -ff,. о 0,Z (, 0,6 0,8 W

Фие.6 ВНИИПИ Заказ 4157/49 Тираж 704 Подписное

Фиг. 5