ИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1974 года по МПК H03K3/72 H03K7/00 

Р1зобретение относится к устройствам, исользуемым в области автоматики, телемеханики, вычислительной техники, в адаптивных и инвариантных системах автоматического управления.

По основному авт. св. № 253449 известно импульсное множительное устройство.

Однако применение в известном устройсте С-фильтра в цепи компенсации вносит апаздывание по фазе и не позволяет сохранять высокую точность множительного устройства при расширении частотного диапазона в область высоких частот.

С целью повышения точности и расширения частотного диапазона в предлагаемом устройстве каждая из первичных обмоток выходного трансформатора соединена через резистор с двумя последовательно включенными между собою ключами, управляющие входы которых через трансформаторы соединены соответственно с выходами первой и второй логических ячеек -«И, первые и вторые входы обеих логических ячеек «И через эмиттерные повторители связаны с выходом соответственно второго и первого триггеров со счетным входом, при этом счетный вход второго триггера подключен к выходу первого триггера, точки соединения ключей через конденсаторы соединены с нулевой шиной питания, а выходы вторых ключей подключены к первичным обмоткам дифференцируюшего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена последовательно и согласно со вторичной обмоткой выходного трансформатора.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого множительного устройства.

Выходная клемма генератора / отрицательных запускающих импульсов через конденсатор 2 подключена к широтно-импульсному модулятору 3 (ШИМ), содержащему транзисторы 4-7, триггер на транзисторах 8 и 9 и эмиттерный повторитель 10 на транзисторе, в эмиттер которого включен трансформатор 11. Выходные обмотки последнего связаны с управляющими входами ключей 12 и 13, собранных на транзисторах М-/7, входы ключей соединены с клеммами 18 источника одного из перемножаемых напряже0ний, а выходы ключей 12 и 13 подключены соответственно к двум встречно-включенньгд первичным обмоткам выходного трансформатора 19. Начало одной из вторичных обмоток трансформатора 19 подключено ко входу ключа 20, собранного на транзисторах 21 п 22. Выход ключа 20 через RC-филътр на резисто ре 23 и конденсаторе 24 подключен к управляющему входу широтно-импульсного модулятора 3. Другая вторичная обмотка

трансформатора 19 подключена ко входу

ключа 25, собранного иа транзисторах 26 и 27. Выход этого ключа через сглаживающий / С-фильтр па резисторе 28 и конденсаторе 29 подключен к выходу множительного устройства.

Источник 30 второго перемножаемого сигнала Ux через ключ 3.1, собранный на транзисторах 32 и 33, подключен к управляющему входу ШИМ 3.

Выход генератора / запускающих импульсов через конденсатор 34 подключен к счетному входу первого триггера 35, собранного на транзисторах 36 и 37; к одному из выходов триггера (коллектор транзистора 36) через резистор 38 подключеиа база эмиттерного повторителя на транзисторе 39, в эмиттер которого включен трансформатор 40, а также через конденсатор 41 подключен счетный вход второго триггера 42, собранного на транзисторах 43 п 44 с эмиттериым повторителем 45. Уиравляющие входы ключей 20, 25, 31, а также первые вхо-ды 46 и 47 первой и второй логических ячеек «И 48 и 49 соответственно соединены с соответствующими вторичными об:мотками трансформатора 40.

Вторич1ные входы 50 и 51 логических ячеек «И 48 и 49 соединены с соответствующими вторичными обмоиками трансформатора 52, первичиая обмотка которого черезэмиттерный повторитель на транзисторе 45 связана с выходом второго триггера 42 со счетным входом.

Управляющие входы 53 и 54 ключей 55 и 56, собранных на транзисторах 57-55 и 59- 60, соединены с соответствующими вторичными обмотками трансформатора 61, первичная обмотка которого подключена к выходу первой логической ячейки 48. Управляющие входы 62 и 63 ключей 64 и 65, собранных на транзисторах 66-67 и 68-69, соединены с соответствующими вторичными обмотками трансформатора 70, первичная обмотка которого подключена к выходу второй логической ячейки 49. ПерБИЧные обмотки выходного трансформатора 19 через резисторы 71 и 72 и соответствеиио через ключи 55 и 56 подключены к запоминающим конденсаторам 73 и 74, которые соответственно через ключи 64 и 65 подключены к началам первичных об.моток дифференцирующего трансформатора 75. Конец вторичной обмотки трансформатора 19 заземлен через вторичную обмотку 76 дифференцирующего трансформатора 75.

Работа импульсного множительного устройства состоит из двух чередующихся циклов: перемножения сигналов; автоматической компенсации дрейфа нулевого уровня. Причем дополнительно в циклы компенсации формируется и вводится в цепь компенсации сигнал, пропорциональный производной напряжения дрейфа нуля для устранения запаздывания по фазе на высоких частотах в этой цепи.

|Раз деление на циклы происходит с помощью триггера 35, перебрасываемого отрицательными запускающими импульсами и управляющего по счетному входу триггером 42 и через эмиттерный повторитель 39 электронными ключа.дш 20, 25, 31 и логическими ячейками 48-49.

При работе в режиме перемножения ключи 25 и 31 открыты, а ключи 20, 55 и 56, 64 и

65 закрыты, что обеспечивает разрыв цепп компенсации (ключ 20) и разрыв цепи формирования производной нанряжения дрейфа нуля (ключи 55 и 56). Одии из перемножаемых сигиалав U через ключ 31 гаодается на

вход широтно-импульсного модулятора 3, а сигнал Uy через ключ 12 па начало одной из первичпых обмоток трансформатора 19 и через ключ 13 - па конец другой первичной обмотки. Ключи 12 и 13 поочередно, в течение периода следования импульсов запуска, открываются широтно-импульсным модулятором через эмиттерный новторитель 10 и трансформатор 11. При отсутствии сигнала U время поочередного открытия ключей 12 и 13 равно полупериоду следовапия импульсов запуска. При подаче положительного напряжения Ux время открытия ключа 12 увеличивается, а ключа 13 соответственно уменьшается пропорционально величине сигнала (У .х-. При подаче отрицательного напряжения U происходит обратное явление.

Таким образом, при наличии напряжений Ux и Uy на выходе трансформатора 19 получается ,разиополя рная последовательность импульсов, амплитуда которых пропорциональна величине напряжения Uy, а их ширина пропорциональна величине нанряжеппя UxФильтр на резисторе 28 и конденсаторе 29 выделяет постоянную составляющую этих импульсов, которая пропорциональна произведению напряжений Ux и Uy.

При работе в режиме автоматической компенсации ключи 25 и 31 закрываются (сигнал Ux и выход ИМУ отключается) и открываются ключ 20 и ключи 55, 56, так как на входы 41 .и 47 лог ической ячейки 48 поступают сигналы отрицательной полярности с выходов эмиттерных повторителей 39 и 45.

При этом папряжение сигнала Uy поочередно квантуется ключами 12 и 13 и поступает па соответствующие первичпые обмотки трансформатора 19 и через резисторы 7/ и 72 и ключи 55 и 56 на запоминающие конденсаторы 73 и 74. Разпополярное и.мпульсное напряжение со вторичной обмотки трансформатора 19 через открытый ключ 20 ноступает на вход / С-фильтра на резисторе 23 и конденсаторе 24, где выделяется ностоянная составляющая

пропорциональная сигналу несимметрии.

Представление дрейфа пуля напряжением в запоминающих конденсаторах 73 и 74 обеспечивается за счет больщих постоянных времени заряда этих конденсаторов, т. е. введенпем в цепи заряда резисторов 7/ и 72.

В последующий цикл компенсации открываются ключ 20 и ключи 64 и 65, так как на входы 47 и 5.1 логической ячейки 49 поступают сигналы отрицательной полярности с выходов эмиттерных повторителей 39 и 45, управляемые триггерами 35 и 42. Открывание ключей 64 и 55 обеспечивает сравнение амплитудных значений напряжения дрейфа нуля ШИМ с заноминающих конденсаторов 73 и 74 за счет их подключения к началам первичных обмоток 77 и 78 дифференцирующего трансформатора 75. На вторичной обмотке 76 трансформатора 75 наводится э. д. с., пропорциональная нроизводной сигнала дрейфа нуля, которая суммируется с э. д. с., пропорциональной сигналу дрейфа нуля, и поступает на / С-фильтр.

Таким образом, в нечетные циклы ком пенсации осундествляется формирование производной от напряжения дрейфа нуля, а в четные циклы комненсации - введение и суммирование ее с составляющей, пропорциональной напряжению дрейфа нуля.

В случае наличия несимметрин ШИМ, ключей 12 и 13 или первич1 ых обмоток трансфор.матора 19 выделяется сигнал, пропорциональный сигналу компенсации и нроизводной от сигнала дрейфа нуля, который, ностуная на вход широтно-импульсного модулятора, сводит влияние этих отклонений на точность перемножения сигналов к нулю.

Следовательно, введение производной от напряжения дрейфа нуля ШИМ позволяет устранить завал амплитудно-частотной характеристики в области высоких частот при высокой точности неремножения знакопеременных сигналов ИМУ, т. е. обеснечить компенсацию заназдывания по фазе, вносимое сглаживающим / С-фильтром.

Предмет изобретения

Импульсное множительное устройство но авт. св. ЛЬ 253449, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного дианазона, в нем каждая из первичных обмоток выходного трансформатора соединена через резистор с двумя последовательно включенными между собою ключами, управляющие входы которых через трансформаторы соединены соответственно с выходами нервой и второй логических ячеек «И, первые и вторые входы обеих логических ячеек «И через эмиттерные повторители связаны с выходом соответственно второго и первого триггеров со счетным входом, при этом счетный вход второго триггера подключен к выходу первого триггера, точки соединення ключей через конденсаторы соединены с нулевой шиной питания, а выходы вторых ключей подключены к нервичным обмоткам дифференцирующего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена последовательно и согласно со вторнчной обмоткой выходного трансформатора.