Времяимпульсный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G06G7/20 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в информационно-измерительных и управляющих системах, где требуется воспроизведение функциональных зависимостей в сочетании с реализацией оператора усреднения сигналов и параметров.

Цель изобретения - повышение точности преобразования входного сигнала по закону степенной функции с показателем 3/2.

На чертеже представлена функциональная схема времяимпульсного преобразователя.

Времяимпульсный преобразователь содержит источник 1 опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор 2, операционный усилитель 3, пять масштабных резисторов 4-8, вход 9 и выход 10 преобразователя, шину 11 нулевого потенциала, два сглаживающих конденсатора 12 и 13, ключи 14-16 и источник 17 тока, управляемый напряжением.

Времяимпульсный преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение U8x с помощью широтно-импульсного модулятора 2 линейно преобразуется в относительную длительность ШИМ-сигнала

Q-KiUBx/Eo.(1)

где Ki - коэффициент пропорциональности;

0 г/Т - длительность повторяющихся с периодом Т прямоугольных импульсов:

о VJ

Јь сЈ

vj

ЕО - опорное напряжение.

ШИМ-сигнал управляет средним значением проводимостей первого, второго и третьего импульсно-управляемых резисторов, состоящих соответственно из масштабных резисторов 5, 6 и 7 и ключей 14,15 и 16. Средние значения проводимостей первого, второго и третьего импульсно-управляемых резисторов соответственно равны , и дзНЗуСК где Gs, Ge и G - проводимости масштабных резисторов 5, 6 и 7. Сгла- живающие конденсаторы 12 и 13 обеспечивают подавление высших гармоник напряжения, возникающих при коммутации ключей 14, 15 и 16. Благодаря этому масштабные резисторы 4 и 8 оказываются развязанными по переменному току от импульсно-управляемых цепей. Выходной ток источника 17 тока, управляемого напряжением, равен

и.

.Т.у.Н

- К2 UE

где Ка - масштабный коэффициент источника 17 тока, управляемого напряжением,

В предположении идеального операционного усилителя 3 и при условии пренебрежимо малых по сравнению с Е0 пульсаций напряжения на конденсаторах 12 и 13 выходное напряжение преобразователя 1)Вых равно сумме напряжений Uci2 и UC13 на конденсаторах 12 и 13.

При разомкнутом состоянии ключей 14, 15 и 16 в течение промежутка времени Т - т имеем

Озар.с12 (Овых - Uc12) Ge (Т - T); Озар.с13 - (Uc12G4 - 1и.т.у.н) (Т - l),

где G4 и GB - проводимости масштабных резисторов 4 и 8.

При замкнутом состоянии ключей 14, 15 и 16 в течение промежутка времени имеем

Оразр.с12 {Uc12G - (Увых - Uc12) Ga Т ; Qpaap.c13 и.т.у.м + (Увых - Uc12) Gs -UcV2 (G4 + Об) ГИспользуя выражения для зарядов, приобретаемых и теряемых конденсаторами 12 и 13 при работе устройства, получим выражение для значения ивых, получаемого на выходе преобразователя, с учетом, что

К1-К2-1,

Увых - UBX х G7 (UBX/EQ) + GB

Ь

G4 G8 + G6 G8 (иВх/Ео) G5 G7 (Uex/Eo)2 (UBX/EO G (UBX/EO) + G8

G4 G8 + G6 G8 (UBX/EO) G5 G (Uex/Eo)2

Формула изобретения

4Q Времяимпульсный преобразователь, содержащий широтно-импульсный модулятор, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а второй вход является входом преобразо«е вателя, первые выводы первого, второго масштабных резистров и первого сглаживающего конденсатора подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого является выхо2Q дом преобразователя и подключен к второму выводу первого сглаживающего конденсатора, последовательно соединенные третий масштабный резистор, первый и второй ключи, четвертый и пятый масштаб2с ные резисторы, общий вывод первого и второго ключей соединен с первым выводом второго сглаживающего конденсатора, а управляющий вход первого ключа подключен к выходу широтно-импульсного модулятора,

3Q отличающийся тем, что с целью повышения точности преобразования входного сигнала по закону степенной функции с показателем 3/2, в него введен третий ключ, включенный между вторым выводом

35 второго масштабного резистора и выходом преобразователя, и источник тока, управляемый напряжением, вход которого соединен с входом преобразователя, а выход подключен к свободному выводу третьего

40 масштабного резистора и к инвертирующему входу операционного усилителя, второй вывод первого масштабного резистора соединен с шиной нулевого потенциала и первым выводом второго сглаживающего

45 конденсатора, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и с общим выводом четвертого и пятого масштабных резисторов, свободный вывод пятого масштабного 5Q резистора подключен к выходу преобразователя, управляющие входы второго и треть его ключей подключены к выходу широтно-импульсного преобразователя модулятора.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в информационно-измерительных и управляющих системах, где требуется воспроизведение функциональных зависимостей в сочетании с реализацией оператора усреднения сигналов и параметров. Цель изобретения - повышение точности преобразования входного сигнала по закону степенной функции с показателем 3/2. Преобразователь содержит источник 1 опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор 2, операционный усилитель 3, пять масштабных резисторов 4 - 8, вход 9 и выход 10, шину 11 нулевого потенциала, два сглаживающих конденсатора 12 и 13, ключи 14 - 16 и источник 17 тока, управляемый напряжением. В преобразователе широтно-импульсный модулированный сигнал управляет средним значением проводимостей первого, второго и третьего импульсно-управляемых резисторов, состоящих соответственно из масштабных резисторов 5, 6, 7 и ключей 14, 15, 16. 1 ил.