ГЛНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1970 года по МПК G06G7/161 

Изобретение относится к классу аиалоговых множительных устройств. Множительные устройства широко используются в аналоговых вычислительных машинах, в статических преобразователях мош,ности, в других устройствах, где требуется получение выходного сигнала, пропорпиональпого произведению двух входных сигналов.

Известны время-илшульсные множительные устройства, в которых один из сомножителей преобразуется в относительную длительность имиульса посредством широтно-импульспого модулятора, а другой поступает на амплитудный модулятор. Сигнал, пропорциональный произведению, получается путем усреднения выходного напряжения амплитудного модулятора.

В указанных устройствах входная цепь одного из сомножителей электрически связана с выходом, что часто является нежелательным, особенно при использовании множительного устройства для измерения электрической мощности в системах автоматического регулирования.

Наличие амплитудного модулятора приводит к уменьшению точности и температурной, стабильности устройства в связи с влиянием остаточных параметров транзисторов и их температурной зависимостью.

Наличие амплитудного модулятора снижает надежность устройства, так как амплитудный модулятор чувствителен к перенапряжепиям.

Цель настоящего изобретения - гальваническое разделение входных цепей одной от другой и от выхода схемы, повышение точности, термостабильности и надежности.

С этой целью в описываемом множительном устройстве применены два широтно-импульсных модулятора, выходные напряжения которых выпрямляются двухполупернодными выпрямителями и вычитаются, а входиые сигналы подаются иа отдельные обмотки широтно-импульсиых модуляторов. Такое построеиие множительного устройства позволило отказаться от амплитудного модулятора, а, следовательно, повысить точность, термостабильность и надежность устройства и гальванически изолировать входные и выходные цепи.

Принципиальная схема множительного устройства приведена на чертеже.

Множительное устройство состоит из двух широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) / и 2. Последпие собраны на сердечниках с прямоугольной нетлей гистерезиса 5 и на транзисторах и 5 по схеме управляемого нреобразователя постоянного напряжения в переменное. Питание ШИМ осуществляется от стабилизироваипого источника постоянного напряжен н я 6.

Входные токовые сигналы (сомножителн) 7 и 6 подаются в управляЕощие обмотки 9 и 10 модулятора, которые включены так, что на один из них (например, на модулятор 1) воздействует сумма входных токов, а на другой - их разность.

Резисторы 11, включенные в среднюю точку коллекторных обмоток 12 ШИМ, служат для осуществления модуляции напряжения, вырабатываемого преобразователем, входными сигналами.

Напряжение, снимаемое с выходных обмоток 13 каждого ШИМ, выпрямляется двухполупериодными выпрямителями 14 и 15, которые нагружены балластными сопротивлеииями 16 и 17.

Выходной сигнал 18 множительного устройства образуется разностью напряжений на балластных сопротивлениях 16 и /7.

При отсутствии входных сигналов каждый ШИМ работает как преобразователь постоянного напряжения в переменное. Частота переменного напряжения определяется величиной напряжения источника питания и вольт-секундным иитегралом магнитного сердечника (при применении множительного устройства для перемнол ения переменных напряжений эта частота должна быть в 20-30 раз выше частоты перемножаемых сигналов). Напряжение на выходных обмотках каждого ШИМ в этом случае одинаково, напряжение на выходе равно нулю.

При наличии входных сигналов сердечник первого ШИМ, если открыт транзистор 4, будет перемагничнваться со скоростью

d0, 0 + (/г + /2) dt W-K

а при открытом транзисторе 5 со скоростью

Ф., гУо-(/;-н/;) dtГ,,

Величины перемагничивания будут соответственно равны

2Ф517к 2Ф5,

t,

f/o-(/i + /2)

Uo+(Ii+l2)R

напряжение источника питаиия 6, приведенные к коллекторной обмотке значения входных токов, величина сопротивления резистора 11,

величина потока насыщения сердечника,

число витков коллекторной обмотки 12.

t/o + (/; -г + f/o - (/; + 4)/ 4

и,,

где Wy - число витков выходной обмотки.

10 Диалогично для модулятора 2 среднее напряжение на выходе выпрямителя 15 будет равно:

( j

f/o

среднее напряжение на выходе множительного устройства, равное разности выпрямленных напряжений каждого ШИМ, очевидно, будет пропорционально произведению входных токов:

/1

выхср. 4Ев.

и.

Таким образом, каждый широтно-импульсный модулятор представляет собой квадратор, а сочетание двух квадраторов, как известно, позволяет реализовать операцию умножения.

Предлагаемое множительное устройство южет исиользоваться для перемножения сигналов постоянного и переменного тока. Особенно эффективно применение предлагаемого устройства для построения статических преобразователей MOHJ;HOCTH в системах неременного тока. В этом случае одна из входных обмоток (токовая) может состоять из одного витка и исключается необходимость в применении промежуточного трансформатора тока.

Как видно из приведенной схемы множительного устройства входные и выходные цепи в нем гальванически не связаны, что позволяет значительно расширить область его применения.

По сравнению с известными устройствами предлагаемое имеет более высокие эксплуатационные характеристики (точность, надежность, термостабильность).

Предмет изобретения

Множительное устройство, содержащее широтпо-импульсный модулятор, выполненный в виде управляемого транзисторного преобразователя постоянного напряжения, отличающееся, тем, что, с целью повышения надел :ности н точности устройства, в нем установлен дополнительно идентичный первому второй щиротпо-импульсный модулятор, причем к выходным

обмоткам каждого широтно-импульсного модулятора подключеиы двухполупериодные выпрямители, а источники сигналов сомножителей подключены в обмотки управления, включенные согласно в одном широтно-имнульсном