Многоканальный коммутатор непрерывных сигналов Советский патент 1975 года по МПК H03K17/80 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Известен многоканальный коммутатор непрерывных сигналов, содержащий кольцевой феррит-диодный счетчик, выполненный на двух ячейках для каждого канала, одна из которых подключена к входу канала через обмотку дифференцирующего трансформатора, запоминающий конденсатор, коммутирующие диоды и источники разнополярного напряжения.

Недостатком этих коммутаторов является получение только первой производной от сигнала по каладому коммутируемому каналу, что не обеспечивает достаточных запасов устойчивости и требуемые показатели качества системы автоматического регулирования.

Цель изобретения - получение вторых производных по каждому коммутируемому каналу и их суммирование с основными сигналами и их первыми производными при минимальном искажении коммутируемых сигналов.

Указанная цель достигается за счет того, что многоканальный коммутатор содержит дополнительно ячейку в каждом канале, трансформатор по второй производной и конденсатор, который первой обкладкой соединен с положительным и отрицательным полюсами двух дополнительных источников питания, а второй обкладкой через вторичную обмотку

трансформатора по первой производной соединен с началом и концом двух обмоток дополнительных ячеек каждого канала, концы и начала которых через коммутирующие диоды соединены соответственно с отрицательным и положительным полюсами этих же дополнительных источников; вторая же обкладка конденсатора через первичную обмотку трансформатора по второй производной и

другую вторичную обмотку трансформатора по первой производной соединена с началом и концом двзх обмоток каждой ячейки капалов, концы и начала которых через коммутирующие диоды соединены соответственно с отрицательным и положительным полюсами тех же источников; вторичная обмотка трансформатора по второй производной соединена последовательно и согласно с вторичными обмотками всех дифференцирующих трансформаторов и выходного трансформатора и опи подключены к выходу коммутатора.

Иа чертеже представлена принципиальная схема многоканального коммутатора.

Устройство содержит первые ячейки ... In регистра сдвига с первого по л каналов, вторые ячейки 2i-2 ... 2п регистра сдвига с первого по п каналов, дополнительные ячейки 3i-82, ... Зп регистра сдвига с первого по л каналов, дифференцирующие трансформаторы 4i-4, комментирующие диоды 5i-5i2, запоминающий конденсатор 6, выходной трансформатор 7, трансформатор 8 по второй производной, трансформатор 9 по первой производной, дополнительный запоминающий конденсатор 10, источники И -14 постоянного напряжения, дополнительные идентичные источники 15-16 достоянного напряжения.

Многоканальный коммутатор непрерывных сигналов работает следующим образом.

При отсутствии в канале непрерывного входного сигнала в моменты времени, соответствующие последовательному срабатыванию первой li, Ь, In, второй 2i, 22, ... 2п и дополнительной 3i, 82, ... Зп ячеек каждого коммутируемого канала, на выходных обмотках этих ячеек наводятся импульсы напряжений, равные по величине и противоположные по знаку. Таким образом, приращения импульсных напряжений, последовательно прикладываегмых к обкладкам запоминающих конденсаторов 6 и 10 и к первичной обмотке выходного трансформатора 7 равны нулю и сигнал на выходе коммутатора отсутствует.

Если в канале появляется непрерывный сигнал, то в дискретный момент времени, соответствующий срабатыванию первой ячейки данного канала, одно из приращений импульсного напряжения увеличивается, а другое уменьщается в зависимости от полярности входного сигнала па величину, равную амплитудному значению непрерывного входного сигнала. В результате конденсатор 6 заряжается до амплитудного значения входного сигнала, соответствующего данному моменту времени, и это напряжение запоминается конденсатором 6. С приходом следующего тактового импульса срабатывает вторая ячейка данного канала. В момент срабатывания одно из приращений импульсного напряжения, формируемых в цепях с выходными обмотками вторых ячеек увеличивается, а другое уменьщается в зависимости от полярности входного сигнала на величину, равную амплитудному значению входного сигнала. К запоминающему конденсатору б прикладывается разность приращений, причем эта разность отличается от напряжения на конденсаторе на величину первой разности дискретного входного сигнала. Следовательно, происходит перезаряд конденсатора 6 и на вторичной обмотке трансформатора 9 по первой производной наводится ЭДС, величина которой пропорциональна .первой разности дискретных значений входного сигнала в данный момент времени. Соответствующие значения напряжения на конденсаторах 6 и 10 запоминаются до момента срабатывания дополнительной ячейки 3 этого канала.

С приходом следующего тактового импульса срабатывает дополнительная ячейка коммутируемого канала. При этом происходит формирование следующих сигналов:

- во-первых, к первичной обмотке выходного трансформатора 7 прикладывается напряжение, равное амплитудному значению входного сигнала в данный момент времени;

-во-вторых, к обкладкам запоминающего конденсатора 6 прикладывается напряжение, отличающееся от запомненного на нем на величину первой разности входного сигнала, и

в результате перезаряда конденсатора 6 на вторичной обмотке дифференцирующего трансформатора 4-я этого канала наводится ЭДС, величина которой пропорциональна первой разности дискретных значений данного входного сигнала;

-в-третьих, при перезаряде конденсатора 6 во второй вторичной обмотке трансформатора 9 по первой производной наводится ЭДС, соответствующая первой разности от входного сигнала для данного момента времени, величина которой через выходные обмотки дополнительных ячеек и открытые коммутирующие диоды бд и 5io прикладывается к обкладкам конденсатора 10, это вызывает перезаряд

его на величину, соответствующую второй разности от входного сигнала по цепи, в которой включена первичная обмотка трансформатора 8 по второй производной, и приводит к появлению ЭДС во вторичной обмотке трансформатора 8, величина которой пропорциональна второй разности от входного сигнала. Так как вторичные обмотки всех дифференцирующих трансформаторов 4i-4п, трансформатора 8 по второй производной и выходного трансформатора 7 включены последовательно и согласно, то, следовательно, в момент срабатывания дополнительной ячейки каждого канала с выхода коммутатора снимается дискретный сигнал, величина которого

пропорциональна основному сигналу (вторичная обмотка выходного трансформатора 7), его первой производной (вторичная обмотка дифференцирующего трансформатора ) и второй производной (вторичная обмотка

трансформатора 8 по второй производной). С -приходом следующего тактового импульса срабатывает первая ячейка следующего канала и происходит перезаряд запоминающего конденсатора 6, до амплитудного значения

входного сигнала этого канала, и т. д.

Таким образом, в результате последовательного срабатывания ячеек регистра сдвига с выхода многоканального коммутатора снимается последовательность амплитудно-модулированных импульсов, описываемых уравнением вида

2 k,ul,, + А Д,. -f k,6,

ВХ )

т. е. по каждому из каналов, помимо основного сигнала UBX , вводится его первая и вторая UBXI производная (KI, KZ и Кз - коэффициенты передачи для соответствующих

составляющих выходного сигнала).

Необходимо выбирать амплитуду коммутирующих импульсов и напряжения источников таким образом, чтобы разность этих напряжений обеспечивала работу коммутирующих

диодов на линейном з частке характеристики.