Операционное усилительное устройство Советский патент 1989 года по МПК G06G7/12 

1

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала, может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1022176.

Целью изобретения является расширение диапазона амплитуд выходного сигнала.

На фиг.1 приведена функциональная схема операционного усилительного устройства; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 тока, сумматор 2, формирователь 3 импульсов, генератор 4 периодического направления, разделительно- ограничительные блоки 5, - 5„ , разделительный трансформатор 6, входа (7,- 7п) разделительно-ограничительных блоков, вторичную обмотку 8 разделительного трансформатора 6, дополнительный вход разделительно- ограничительного блока 9,- 9„, разрядный регистор 10 и масштабный резистор 11 разделительно-ограничителного блока, ограничительный элемент 12, выпрямитель 13, дополнительный формирователь 14 импульса, разрядны блоки 15,- 15; (i-1,2,...,n-1) ключ 16, разрядный регистор 17 разрядног блока, фазоинвертор 18, формирователь 19 импульса, элемент ИЛИ 20,

элемент И 21, шину 22 нулевого потенциала, выходы 23,- 23„ .

Операционное усилительное устройство работает следующим образом. На выходе генератора и периодического напряжения формируется последовательность прямоугольных биополярных импульсов (фиг.2а), под

0 действием которых по вторичной обмотке 8 разделительного трансформатора 6 протекает ток, создавая на разрядном резисторе 10 падение напряжения. Выходным напряжением в каждом из

5 каналов является напряжение (фиг.2а, пунктир) на ограничительном элементе 12..Темп изменения тока вторичной обмотки 8 зависит от состояния маг- нитопровода разделительного транс0 форматора.

Насыщенному состоянию соответствует мгновенное изменение тока до предельного уровня, а ненасыщенному - медленное, поэтому при появлении импульса напряжения (фиг.2а) ток через вторичную обмотку 8 скачком изменяется до уровня, которому COOT- .

. ветствует ненасыщенное состояние

магнитопровода. Кроме того, срабаты- 30 вает формирователь 3 импульса, на выходе которого появляется импульс напряжения, отличающийся знаком ст входного, с меньшей длительностью (фиг.26),с выхода сумматора 2 сигнал 35 (фиг.2в) поступает на вход генера- тора 1 тока, на выходе которого появляется импульс тока. С выхода сум10

20

25

атора 2 импульс (фиг.2в) одновреенно поступает и на вход выпрямиеля 13, с выхода которого поступают днополярные сигналы (фиг.2г), начао которых совпадает с моментом включения генератора тока 1,. Поступая на вход формирователя 14 импульса, они приводят к поярлению на его выходе узких импульсов (фиг.2д), генерируемых дополнительным формирователем 14 импульса по переднему фронту его выходного сигнала. Эти короткие импульсы, проходя через элементы ИЛИ 20 и И 21, в каждом из разрядных 15 блоков 15 вызывают замыкание ключа 16 и, следовательно, к появлению дополнительной разрядной цепи протекания тока от генератора 1 через ключ 16 и разрядный резистор 17. Появле- (1ие этой цепи влечет за собой более быстрое насьщение магнктопровода разделительного трансформатора 6 в первом разделительно-ограничительном блоке 5.

Как только ток через дополнительную разрядную цепь достигнет величины, достаточной для насыщения маг- нитопровода трансформатора 6, на выходе фазоинвертора 18, входным сигналом которого является падение напряжения на разрядном резисторе 17 (фиг,2е), появляется сигнал (фиг,2ж), соответствующий логическому нулю, передний фронт которого приводит к появлению импульса на выходе формирователя 19 импульса (фиг,2з). Этот импульс приводит к сбросу до нулевого уровня выходного сигнала элемента И 21 (фиг.2и).

Ключ 16 размыкается, разрьшая дополнительную разрядную цепь и приводя к появлению на входе разрядной обмотки последующего разделительного трансформатора соответствующего брос-дс ка напряжения,

После насьщения магнитопровода первого разделительного трансформатора 6 благодаря тому, что подключен дополнительно разрядный резистор 17 во втором разрядном блоке 15, осуществляется форсированное насыщение разделительного трансформатора во втором разделительно-ограничительном блоке 5j, Его насьщ1ение вновь сопровождается отключением дополнительной разрядной цепи и т.д. до тех пор, пока не войдет в насы- щен1ше состояние разделительный тран30

35

40

50

5

0

5

5

с

0

5

0

сформатор 6 в последнем разделительно-ограничительном блоке 5.

Длительность импульса на выходе формирователя импульса 3 рассчитывается таким образом, чтобы время его отсутствия было достаточно для насыщения всех разделительных трансформаторов 6.

Насыщение магнитопроводов разделительных трансформаторов 6 приводит к резкому изменению тока во вторичных обмотках 8 до максимума и к перенапряжениям во вторичных обмотках. На выходы 23 перенапряжения не приходят из-за влияния ограничительных элементов 12.

Если ток в первичной обмотке 7 разделительного трансформатора 6 некоторого канала равен нулю, то выход магнитопровода на ненасьщенный участок его петли гистерезиса происходит при одинаковых значениях тока вторичной обмотки 8 и совпадающих по знаку с выходным напряжением генератора 4 периодического напряжения. Так как темп изменения тока при различных знаках напряжения одинаков, то среднее значение напряжения на выходе этого канала за период периодического напряжения равно нулю.

Если ток в первичной обмотке 7 отличен от нуля и постоянен, то вследствие подмагничивающего его характера при одном знаке напряжения генератора 4 периодического напряжения, размагничивающего при другом, магни- топровод переходит в ненасыщенное состояние при токе вторичной обмотки 8, пропорциональном току первичной обмотки 7, Следовательно, среднее значение напряжения на выходе 13 будет пропорционально величине входного тока.

Формула изобретения

Операционное усилительное устройство по авт,св. № 1022176, отличающееся тем. что расширения диапазона

1, -11W,

амплитуд

с целью выход-

митель, дополнительный формирователь импульса, п-1 разрядных блоков, каждый из которых содержит ключ, фазо- инвертор, формирователь импульса, элемент И, элемент ИЛИ и разрядный

резистор, в каждом из разрядных блоков выход ключа соединен с входом фазоинвертора и через разрядный резистор подключен к шине нулевого потенциала, выход фазоинвертора че рез формирователь импульса соединен с инверсным входом элемента И, к прямому входу которого подключен выход элемейта ИЛИ, первый вход которого является управляющим входом разрядного блока, сигнальным входом которого является вход ключа, управляющий вход которого соединен с вы

ходом элемента И и с вторым входом элемента ИЛИ, причем вход выпрямите- ля подключен к выходу сумматора, а выход выпрямителя соединен с входом дополнительного формирователя импульса, выход которого соединен с управляющими входами всех разрядных блоков, сигнальный вход каждого из разрядных блоков подключен к второму выводу дополнительной обмотки разделительного трансформатора соответствующего разделительно-ограничительного блока, кроме последнего.

Изобретение относится к усйлй тельным устройствам с широтно-йм - пульсным преобразованием сигнала, может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1022176. Целью изобретения является расширение диапазона ампли- - туд выходного сигнала. Операционное

1IJt.