Устройство для деления постоянных напряжений Советский патент 1975 года по МПК G06G7/16 

1

Предлагаемое устройство относится к области элементов аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического регулирования и в измерительных преобразователях для определения сопротивлений электрических цепей в рабочих режимах.

Известны, устройства для деления постоянных напряжений, содержащее ферротранзисторную делительную ячейку, подключенную к генератору тактовых импульсов, и амплитудный ограничитель. Однако точность выполнения операции деления этими устройствами невысока, так как предельная статическая петля гистерезиса сердечника ферротранзисторной ячейки, а также частные циклы перемагничивания непрямоугольны. Поэтому функциональная характеристика устройства неоднозначна, что и приводит к появлению погрешности.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности работы устройства, для чего оно содержит два элемента задержки переднего фронта импульса, один из которых вклкэчен между выходом ферротранзисторной ячейки и входом амплитудного ограничителя, а другой подключен к выходу амплитудного ограничителя.

Принципиальная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит ферротранзисторную делительную ячейку 1, включающую в себя транзисторные ключи 2, 3 и магнитный сердечник 4 с обмоткой записи 5, обмоткой 6 обратной связи, обмоткой считывания 7, дополнительной обмоткой 8 и выходной обмоткой 9. Вход ячейки соединен с генератором 10 тактовых импульсов. Первый элемент задержки 11, состоящий из конденсатора 12, резистора 13, диода 14 и транзистора 15, соединен с обмоткой 8 к амплитудным ограничителем 16, который подключен к обмотке 9 сердечника. Другой элемент задержки 17 подключен к выходу амплитудного ограничителя.

Устройство работает следующим образом.

Прямоугольный импульс напряжения длительностью /1, поступающий с генератора тактовых импульсов, открывает транзисторный ключ 2, подключая к обмотке 5 с числом витков Ш5 входное напряжение Ui. Величина изменения магнитного потока ДФ1 при перемагничивании сердечника определяется из уравнения

,w,Ju,df.(1)

По окончании действия входного импульса ключ 2 закрывается. Магнитный поток в сердечнике начинает уменьшаться за счет непрямоугольности частного цикла, и на обмотке 6 возникает отрицательный импульс напряжения. Благодаря положительной обратной связи ключ 3 открывается и под действием папряжения и происходит обратное перемагничивание сердечника. При входе сердечника в насыщение начинает расти коллекторный ток транзисторного ключа 3 при неизменном токе базы. Ключ 3 выходит из насыщения и под действием положительной обратной связи быстро закрывается. Длительность 4 открытого состояния транзисторного ключа 3, в течение которого происходит изменение магнитного потока в сердечнике на величину АФ2, определяется из уравнения , . о С момента закрытия ключа 3 сердечник 4 возвращается в исходное состояние. При этом происходит частичное изменение потока на величину ДФз, обусловленную непрямоугольностью статической предельной петли гистерезиса сердечника. Таким образом, общее изменение потока в сердечнике равно нулю ДФ1 - ДФа + ДФ, 0.(3) Величина ДФз может быть представлена в виде суммы двух составляющих Дф, - дф + ДФ5-(4} В этом уравнении величина ДФ4 определяется параметрами статической предельной петли гистерезиса и является постоянной для данного сердечника. Величина ДФ5 определяется глубиной насыщения сердечника, т. е. величиной, намагничивающей силы F в момент, предшествующий , закрытию транзисторного ключа 3, которая является функцией параметров ферротранзисторной ячейки 1 и величины напряжения И. В первом приближении при условии постоянства параметров ячейки зависимость величины ДФ5 от напряжения Vz можно считать линейной ДФ,.(5) где К. - коэффициент пропорциональности. Если напряжения Ui и (/2 постоянны, то из уравнений (1-5) получим выражение для длительности tz открытого состояния транзисторного ключа 3 Ui w-,ti . ДФ4-да7 + /Сш,. (6) Импульс напряжения длительностью t2, которая пропорциональна частному от деления велдчин напряжения с точностью до погрешности, определяется двумя последними слагаемыми выражения (6),. снимается с выходной обмотки 9 сердечника и является выходным сигналом ферротранзисторной ячейки. Для повншения точности выполнения операции деления из выходного импульса длительностью tz вычитается корректирующий импульс длительностью Д АФ4-а7 , ;..„ 77г АоУ,. Это осуществляется с помощью амплитудного ограничителя 16 и двух элементов задержки И и 17, которые задерживают передний фронт выходного импульса на величину Д. Положительный импульс напряжения, снимаемый с обмотки 9, закрывает транзистор амплитудного ограничителя, на выходе которого появляется отрицательный импульс напряжения, при условии, что транзистор 15 элемента задержки 11 открыт. Момент открытия транзистора 15 задержан относительно переднего фронта импульса на обмотке 9 на величину, определяемую постоянной времени заряда тзар емкости 12, напряжением отсечки UQ диода 14 напряжением Uz- Время задержки определяется формулой / -зар - гиг Соответствующим выбором параметров элемента задержки 11 достигается выполнение равенства ДФ,.г., Таким образом, устраняется составляющая погрешности, обусловленная величиной изменения потока ДФ4. Вторая составляющая погрешности, вызванная величиной ДФ5, устраняется с помощью другого элемента задержки- емкостного звена 17, которое задерживает передний фронт импульса на выходе амплитудного ограничителя, практически не задерживая заднего фронта за счет различия постоянных времени заряда и разряда емкости звена. Итак, на выходе устройства деления формируется последовательность импульсов постоянной амплитуды /7вых с частотой, задаваемой генератором 10 тактовых импульсов, и длительность импульсов пропорциональна частному от деления величин напряжений Ui и L/Z. При медленно изменяющихся напряжениях Ui и 1/2 управление транзисторным ключом 2 может осуществляться напряжением переменного тока промышленной частоты. Сигнал в виде напряжения постоянного тока, пропорционального длительности выходных импульсов, можно получить с помощью ильтра низких частот, подключаемого к выоду устройства деления. Питание устройства деления осуществляется т двух источников напряжения Е и а. Точность предлагаемого устройства может остигать величины 0,1%. Формула изобретения Устройство для деления постоянных напряений, содержащее ферротранзисторную деительную ячейку, подключенную к генератоу тактовых импульсов, и амплитудный ограичитель, отличающееся тем, что, с целью овышения точности работы устройства, оно

содержит два элемента задержки переднего фронта импульса, один из которых включен между выходом ферротранзисторной ячейки и

входом амплитудного ограничителя, а другой подключен к выходу амплитудного ограничителя.

Г

г(fA