Функциональный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G06G7/26 

Ы 1

о о ел со ю ы

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем, а также систем автоматического управления. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности осуществления управления временным сдвигом периодического сигнала или перенесением его спектра. Функциональный преобразователь содержит интегратор, выполненный на операционном усилителе 1, блоке 2 интегрирующих конденсаторов и коммутаторе 3, блок выборки - хранения на запоминающем конденсаторе 8, коммутаторе 9 и повторителях напряжения 10, 11, ключи 4, 5 и 7, запоминающий конденсатор 6 и блок управления 12. 1 ил.

f, л t

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем, а также систем автоматического управления, систем обработки информации и систем автоматизации научных исследований.

Целью изобретения является расширение фунциональных возможностей функционального преобразователя за счет обеспечения возможности осуществления управления временным сдвигом периодического сигнала или перенесением его спектра.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Функциональный преобразователь содержит интегратор, выполненный на опера- ционном уем л ителе 1, блоке 2 интегрирующих конденсаторов, коммутаторе 3, подключенном к блоку 2 интегрирующих конденсаторов и .к , выходу операционного усилителя 1, ключ 4, подключенный к входу операционного усилителя 1, ключ 5, подключенный к выходу операционного усилителя 1, запоминающий конденс- датор 6, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, а другая общим выводом ключей 4 и 7, блок выборки- хранения, выполненный на запоминающем конденсаторе 8, коммутаторе 9 и повторителя 10 и 11 напряжения, блок 12 управления. Примером построения блока 12 управления может служить совокупность генератора 13 тактовых импульсов, счетчиков 14 и 15 импульсов, подключенных к выходу генератора 13 и к установочному входу блока 12, дешифраторов 16 и 17, подключенных к счетчикам 14 и 15 и к выходам блока 12 управления,

Преобразователь работает с периодом, равным периоду входного напряжения UBx(t). В каждом периоде работы содержится m циклов. Блок 2 содержит m интегрирующих конденсаторов, а коммутаторы 3 и 9 содержат m ключей каждый. В течение всего i-ro цикла оказывается замкнутым 1-й ключ коммутатора 3, подключая тем самым в цепь обратной связи операционного усилителя 1 i-й конденсатор блока 2, образуя интегратор. В начале i-ro цикла кратковременно замыкается ключ 5, в результате чего конденсатор 6 заряжается до напряжения, равного напряжению на выходе операционного усилителя 1 (или, что то же самое, на i-м конденсаторе блока 2), Затем после размыкания ключа 5 кратковременно замыкается ключ 4 - весь заряд с конденсатора 6 переходит на конденсатор интегратора, т.е. на

i-й конденсатор блока 2. После этого конденсатор 6 заряжается через ключ 7 от входного напряжения до уровня, соответствующего его мгновенному значению в момент подключения конденсатора. Далее следует разряд конденсатора 6 на вход интегратора и затем в момент размыкания i-ro ключа коммутатора i-й цикл заканчивается. Аналогичные процессы

происходят в каждом из m циклов каждого периода. Рассмотрим аналитические выра- жения, описывающие этот процесс. Предположим, что перед первым из рассматриваемых периодов напряжение на

I-м конденсаторе бока 2 было равно DIH. Тогда после окончания 1-го цикла в первом периоде оно станет равным

, . .. .. С /вх|С . .. .-.

Un + V|H-VlH- сГ + ViHQ,

где UBX - мгновенное значение напряжения SJex(t) в момент подключения ключа 7 в 1-м цикле;

С - емкость конденсатора 6;

Ci - емкость 1-го конденсатора блока 2;

Q - 1 - С Q

После окончания 1-го цикла во втором периоде

V,(1+Q)-fViHQ2.

После окончания 1-го цикла в n-м периоде

V.SQ - +V.HQ. U J 1

где j - порядковый номер периода, j 1 ,п. В последнем выражении первое слагаемое представляет собой сумму m членов геометрической прогрессии со знаменателем прогрессии Q, сходящейся при условии IQI 1. Второе слагаемое КыО - убывающий член при этом же условии, когда п - оо.

Воспользовавшись формулой для вы- числения суммы членов геометрической прогрессии при п - оо,получим выражение для определения напряжения на I-м конденсаторе блока 2 в установившемся режиме

50

.

Следует заметить, что напряжение на i-м конденсаторе блока 2 не зависит ни от его собственной емкости, ни от емкости кон- денсатора 6. Очевидно, что если I Q | достаточно мало, то процесс установления напряжения Uioo заканчивается достаточно быстро, Практически значение Q может поддерживаться настолько малым, что переходный процесс заканчивается всего за два-три

периода. Если при этом коммутатор 9 подключает к конденсаторам блока 2 вход повторителя 10, то при подключении каждого конденсатора блока 2 конденсатором 8 будет осуществлено запоминание напряже- ния этого конденсатора. С конденсатора 8 напряжение поступает через повторитель 11 на выход устройства, формируя там напряжение, форма которого представляет собой ступенчатую кривую, полученную кусочно-ступенчатой аппроксимацией входного напряжения Uex- Если коммутаторы 3 и 9 работают синхронно и одновременно замыкаются 1-й, 2-й1-й,...,т-й ключи обоих коммутаторов, то входное и выходное напряжения устройства не будут иметь временного сдвига друг относительно друга. Изменяя начальную фазу циклического замыкания ключей одного из коммутаторов 3 или 9 относительно другого, можно тем са- мым задавать временной сдвиг между входным и выходным напряжениями. Это может осуществляться, например, путем начальной установки счетчиков 14 и 15 блока 12 управления. Если осуществить цилическое замыкание ключей коммутатора 9 не синхронно с коммутатором 3, а с большей или с меньшей частотой, то это приведет к сжатию или растяжению вдоль временной оси выходного напряжения по сравнению с входным, т.е. к перенесению его спектра вдоль оси частот.

Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый и второй ключи, интегратор и блок выборки-хранения, выход которого является выходом преобразователя, запоминающий конденсатор, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала а другая -с общим выводом первого и второго ключей, третий ключ, первый информационный вывод которого подкючен к общему ны- воду первого и второго ключей, блок управления, установочный вход которого является управляющим входом преобразователя, а его выходы соединены с управляющими входами первого, второго, третьего ключей и блока выборки-хранения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности осуществления управления временным сдвигом периодического сигнала или перенесением его спектра, в нем (N-1) дополнительных выходов интегратора подключены к соответствующим (N-1) дополнительным информационным входам блока выборки-хранения, выход интегратора через третий ключ подключен к общему выводу первого и второго ключей, N входов управления постоянной времени интегратора и (N-1) дополнительных управляющих входов блока выборки-хранения подключены к выходам блока управления.