Многофункциональный широтноимпульсный модулятор Советский патент 1974 года по МПК H03K7/08 

I Изобретение относится к импульсным модуляторам и может быть использовано в различных измерительных устройствах время импульсного типа: множителях, квадраторах, измерительных преобразователях мощности, счетчиках электрической энергии, измерительных преобразователях эффективного и среднего значения напряжения и тока.

Известен многофункциональный широтно импульсный модулятор, содержащий 1 льтивибратор с магнитной обратной связью, управляемой операционным усилителем.

Однако этот модулятор имеет погрешность нелинейности порядка 0,2-0,3 и дальнейшее увеличение точности невозможно сильного влияния несимметрии схемы, изменения характеристик транзисторов и магнитного сердечника от температуры и времени.

Целью изобретения является по в лиение точности модулятора.

Это достигается особым соединением обмоток трансформатора мультивибратора, обеспечивающим

сравнение скорости пере5 магничивания сердечника мультивибратора с заданной и устранение oiклонения посредством операционного усилителя. Для уменьшения мощности операционного усилителя в трансформатор мультивибратора введена обмотка управления, соединенная с источником управляющего сигнала

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого модулятора.

Он содержит мультивибратор 1 с магнитной обратной связью, управляемой операционным усилителем 2, переключатель 3 полярности источника опорного напряжения, резисторы 4, 5 и 6, переключатель 7 и источник управляющего сигнала, подключаемый к клешле 8 и общей шине устройства, выходные обмотки 9, 10 и 11 трансформатора мульти вибратора, число которых определяется конкретным применением модулятора, и дополнительную обмотку управления 12 трансформатора мультивибратора. Выходная обмотка 11 трансформатора мультивибратора 1 соединена с резистором , другой конец которого подсоединен ко входу операционного усмителя 2. К операционному усилителю 2 подсоединены также резисторы 5 и б, причем первый из них другим концом соединен со средней точкой переключателя 3, соединяющего выходную обмотку 11 с одним из полюсов источника опорного напряжения, а второй другим концом подсоединен к источнику управляющего сигнала. Дополнительная обмотка управления 12 трансформатора мультивибратора 1 через переключатель 7 соединена с источником управляющего сигнала.

Модулятор работает следующим образом. Мультивибратор 1 находится в одном из своих устойчивых состояний и на его обмотке 11 генерируется некоторое напряжение ITj , которое через резистор 4 воздействует на вход операционного усилителя 2. Если ток, протекающий по солротивлаикю резистора 4, не равен cjime токов, протекающих по сопротивлению резисторов 5 и 6, то усилитель воздействует на 1 льтивибратор, устанавливая равенство

-L 4

R.

% пб

Е - опорное шпряжение;

где

Л - напряжение управляющего

сигнала;

,% и - сопротивления резисторов 4, 5 и б. При другом состоянии мультивибратора изменяются полярность напряжения 1/2 на выходной обмотке 11 мультивибратора и полярность опорного напряжения

-В Е.Х

%

Пусть сопротивления резисторов 4, 5 и б равны. ЕСЛИ учесть, что

,),(э1и

И

где jS- сечение сердечника

трансформатора мультиJQI вибратора; тт - скорость изменения ин,2 дукции в сердечнике

трансформатора мультивибратора в первом и втором состояних мультивибратора,

то из предыдущих равенств получим, 4ToWcp4f E.X

(3)

%sff),-f-xW

Интегрируя эти равенства в пределах, соответствующих моментам переключения мультивибратора,

20 получим

),)dt (5)

-В )) (6)

Bi

)

(7)

Wcpgfвg Б,) (8) с-у-

35 И относительная разность длительностей двух состояний мультивибратора определяется как

7- - - -fc-f - X

(9) 40

Из этого выражения следует, что если опорное напряжение стабильно и соотношения (1) и (2) выполняются точно, а это определя45 атся только качеством выполнения операционного усилителя, то относительная разность длительностей Г будет пропорциональна напряжению управляющего сигнала. Стабилизацию опорного напряжения осуществить очень просто, так как мощность его мала; вся же мощность нагрузки, потребляемая от мультивибратора 1, может потребляться от источника нестабилизированного напряжения или от грубого стабилизатора. Изменения напряжения питания мультивибратора, изменения сопротивлений нагрузок, подключаемых к выходным обмоткам, изменения свойств транзисторов мультивибратора будут компенсироваться операционным усилителем, управляющим мультивибратором. Уменьшение мощности операцион ного усилителя возможно путем управления мультивибратором от источника управляющего сигнала, если его мощность достаточно вели ка. Такое управление осуществляется при помощи обмотки 12, которая подключается к источнику управляющего сигнала переключателем При подключении к выходу широтно импульсного модулятора амплитудного модулятора, питающегося от источника управляющего сигнала, можно получить время импульсное множительное устройство, а при выпрямлении выходного напряжения с какой либо обмотки мультивибратора и вычитании из него постоянного опорного напряжения на выходе можно получить напряжение, пропорциональное квадрату сигнала на входе при высокой точности квалгатиоования. ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Многофункциональный широтно импульсный модулятор, содержащий мультивибратор с магнитной обратной связью, управляемой операционным усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в нем одна из выходных обмоток транс.форматора мультивибратора соединена с резистором, другой конец которого подсоединен ко входу операционного усилителя, к которому подсоединены резистор, другой конец которого подсоединен к источнику управляющего сигнала, и резистор, другой конец которого подсоединен к средней точке переключателя, который соедшен с одним из полюсов источника опорного напряжения. Z. Модулятор по П.1, о т личающийся тем, что, с целью уменьшения мощности операционного усилителя, в трансформатор мультивибратора введена дополнительная обмотка управления, которая соединена с источником управляющего сигнала.