Аналоговый перемножитель напряжений Советский патент 1993 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может . быть использовано в регулирующих устройствах автоматики и измерительной техники.

Цель изобретения - повышение точности и термостабильности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема аналогового перемножителя напряжений.

1 - генератор импульсов, 2 - цифровой генератор треугольных функций. 3 - цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП), 4 - компаратор напряжений, 5, 6 - элементы с односторонней проводимостью, 7. 8 - формирователи пачек импульсов, 9, 10 - активные детектирующие блоки, 11 суммирующий блок фильтрации.

На фиг.2 изображен вариант использования аналогового перемножителя в схеме с гальванической развязкой, где введены следующие обозначения:

1 - импульсный генератор, 2 - цифровой генератор треугольных функций, 3 - цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП), 4 - ком- паратор. 5 - формирователь пачек импульсов, 6 - буферный усилитель, 7 - формирователь импульсов, 8 - активный детектирующий блок, 9 - блок фильтрации, 10 - развязывающий трансформатор.

Генератор импульсов 1 генерирует три стабильных по частоте и строго синхронных последовательности импульсов. Одна из этих последовательностей поступает на тактовый вход цифрового генератора треугольных функций 2, назначение которого - формирование параллельного двоичного кода, описывающего поведение во времени треугольной функции.

С выходной шины генератора треугольных функций 2 параллельный двоичный код поступает на входную шину ЦАП 3, работающего в биполярном режиме, который преобразует параллельный двоичный код в

k

00

00

о

кэ

биполярное напряжение треугольной формы.

С выхода ЦАП 3 биполярное напряжение треугольной формы поступает на первый вход компаратора напряжений А, на второй вход компаратора напряжений поступает напряжение сигнала первого сомножителя Х1, которое может быть как положительной, так и отрицательной величины.

Как только треугольное напряжение достигает величины . напряжения сигнала сомножителя XI. компаратор изменяет свое состояние. Когда напряжение треугольного сигнала уменьшается до уровня, меньшего величины напряжения сигнала сомножителя Х1, компаратор возвращается о первоначальное состояние. Процесс периодически повторяется. В результате этого на выходе компаратора формируется биполярный импульсный сигнал, длительность импульсов которого -пропорциональна величине напряжения первого сомножителя XI, а частота повторения равна частоте повторения напряжения треугольной формы. Таким образом, генератор импульсов 1, цифровой генератор треугольных функций 2, ЦАП 3 и компаратор напряжений 4 в совокупности представляют собой ШИМ-модулятор.

Биполярный сигнал с напряжением прямоугольной формы, формируемый ШИМ-модулятором, разделяется на две части по полярности с помощью элементов с односторонней проводимостью 5, 6, причем элемент с односторонней проводимостью 5 пропускает положительную часть импульсов, а элемент 6 - отрицательную.

Разделенные по полярности импульсы подаются на два идентичных формирователя пачек импульсов 7 и 8, отличающихся тем, что формирователь 7 служит для получения пачек импульсов положительной полярности, а формирователь 8 для получения пачек импульсов отрицательной полярности.

Формирователи пачек импульсов работают следующим образом. На информационные входы формирователей пачек импульсов поступают ШИМ-сигналы с элементов с односторонней проводимостью, причем на формирователь 7 поступает сигнал с положительной полярностью, а формирователь 8 с отрицательной полярностью.

На тактовые входы формирователей пачек импульсов поступают тактовые импульсы с второго и третьего выходов генератора импульсов 1. Эти импульсы отличаются между собой только полярностью, причем тактовые импульсы положительной полярности поступают на формирователь 7, а отрицательной на формирователь 8.

Формирователи пачек импульсов формируют пачки импульсов равной полярности, число в пачке которых пропорционально величине напряжения сигнала первого сомножителя XI, частота повторения пачек равна частоте повторения сигнала треугольной формы, а частота повторения импульсов в пачке в два раза ниже частоты тактовых импульсов.

С выхода формирователей пачек импульсов эти сигналы поступают на управляющие входы активных детектирующих

блоков 9, 10, причем на блок 9 идут импульсы положительной полярности, а на блок 10 - отрицательной. На информационные входы активных детектирующих блоков подается напряжение сигнала второго

сомножителя.

Одновременно напряжение сигнала второго сомножителя подается на один из входов суммирующей части блока фильтрации 11. На два других входа суммирующей

части блока фильтрации подаются сигналы с выходов активных детектирующих блоков 9, 10. Активные детектирующие блоки совместно с суммирующей частью блока фильтрации модулируют сигнал по амплитуде в

соответствии с амплитудой напряжения сигнала второго сомножителя.

Далее блок фильтрации осуществляет усреднение сигнала, представляющего собой пачки импульсов, число в пачке которых

пропорционально амплитуде напряжения первого сомножителя, а амплитуда импульсов в пачке пропорциональна амплитуде напряжения сигнала второго сомножителя. Это равносильно операции умножения.

в варианте аналогового перемножителя с гальванической развязкой работа ШИМ-модулятора и формирователя пачек импульсов аналогична описанной выше, за исключением того, что в этом варианте напряжение сомножителя Х1 должно быть только положительной величины, поэтому ЦАП 3 работает в однополярном режиме, компаратор 4 выдает импульсы положительной полярности и значит не требуется элемент с односторонней проводимостью.

Буферный усилитель 6 необходим для согласования выходного сопротивления формирователя пачек импульсов с входным сопротивлением развязывающего трансформатора. Импульсный сигнал, состоящий из пачек импульсов с постоянной частотой повторения в пачке, легко без существенных искажений передается через развязывающий трансформатор.

Формирователь импульсов 7 служит для окончательного восстановления формы

сигнала.

Назначение и работа активного детектирующего блока 8 и блока фильтрации 9 также аналогична работе этих блоков в основном варианте изобретения.

Формула изобретения Аналоговый перемножитель напряжений, содержащий широтно-импульсный модулятор, вход которого является входом задания первого сомножителя, а выход подключен к входам первого и второго элементов с односторонней проводимостью, два активных детектирующих блока, выходы которых подключены к первому и второму входам суммирования блока фильтрации, выход которого является выходом перемножителя, а третий вход суммирования соединен с информационными входами первого и второго активных детектирующих блоков и

входом задания второго сигнала сомножителя перемножителя, отличающийся тем что, с целью повышения точности и термостабильности, в него введены два формирователя пачек импульсов, включенные между выходами соответствующих элементов с односторонней проводимостью и управляющими входами активных детектирующих блоков, а широтно-импульсный преобразователь выполнен в виде генератора импульсов, первый выход которого подключен к тактовому входу цифрового генератора треугольных функций, подключенного через цифроэналоговый преобра- зователь к первому входу компаратора, второй вход и выход которого являются соответственно входом и выходом широтно- импульсного модулятора, второй и третий выходы генератора импульсов подключены к тактовым входам соответственно первого и второго формирователей пачек импульсов.

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники, и может быть использовано в регулирующих устройствах автоматики и измерительной техники. Цель изобретения - повышение точности и термостабильности. Поставленная цель достигается за счет использования в устройстве широтно-импульсного модулятора, выполненного в виде генератора 1 импульсов, цифрового генератора 2 треугольных функций, цифроаналогового преобразователя 3 и компаратора 4, а также за счет введения в устройство двух формирователей пачек импульсов 7 и 8. 2 ил.

У К-Xt Хг

| ШИП - модулятор

4Г

1

.2

п