Умножитель широтно-модулированных сигналов Советский патент 1976 года по МПК G06G7/161 

(54) УМНОЖИТЕЛЬ ШИРОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение отШсйтся к ЁычйслйтёлБНой технике и может использоваться в вычислительных машинах, Известно, множительно-делительное устрой ство 1, содержащее тактирующий генератор, два операционных усилителя, запоминающие конденсаторы.-/(Ключевыеэлементы. Такое устройство обладает сравнительно невы,соким. быстродействием,. Наиболее близким, техническим решением к данному изобретению является устройство для умнол ения и деления широтно-им.пульс; ных сигналов , содержащее широтно -импульсный модулятор, вход которого подключен ;К выходу дифференциального усилителя, один ; из входов которого через последовательно включеннъ е .й ограничительный резисто и первый КЛ1О--ЭПОЙ элемент соединен с вы.водом. источ1глк.г, опорного напряжения, а че рез последовательно :;л;люче пгые второй ограничительный резистор и зторой ключевой элемент; - с шиной нулевого гютенциала, дру гой вход дифференциального усилителя через дополнительный огра}н читель;;ьтй резистор подключен к выводу нсточпика опорного на;.пряжения, а через последовательно соед1шев, 1ные третий ограничительный резистор к тр , тий ключевой элемент соединён с шиной ну левого потенциала, входы дифференциального усилителя .через соответствующие::-сглаживаюшие конденсаторы подключены к шшсе н левого потенциала, ; Такое устройство обладает сравкнтепьно i низким. быст1:юдействием., определяемым .временем перезаряда сглаживающих конденсаторов при изменении величины, параметров входных сигналов. Целью изобретения яапяется, повышешГе, быстродействия устройства. Для этого в предлагаехшгй угг.ножитель широтно м.одулированных сигналов введены два элемента ИЛИ, два элемента НЕ и четыре элем.ента И, входы. уд1ножителя подключены к входам, первого элемента ИЛИ, выход которого через пер.вый элемент НЕ соединен с первыии входами второго элемён-i та ИЛИ и второго элемента И, выход которого подключен к унравляюгцем.у сходу треть- его ключевого и одному из входов, третьего элемента И, др.утой вход которого соединен с выходом, широтно-им.пупьсно го модулятора, другие входы умножителя подключены к входам первого элемента И, выход которого соединен со вторьши входами второго элем.ента ИЛИ и второго эле мента И, выход третьего элемента И подключен к управляющему входу второго клю чевого элем.ента и через второй элемент НЕ к одному Входу четвертого элем.ента И, другой Вход которого соединен с выходом, первого элемента И, выход второго эл мента ИЛИ подключен к управляющему вхо ду первого ключевого элем.ента; выход четвертого элем.ента И соединен с выходом, ум ножителя. На чертеже показана функдиональная схе м.а предлагаемого умножителя широтно-м.одулированных сигналов. Устройство содержит первый ключевой э м.ент 1, второй ключевой элем.ент 2, трети ключевой элемент 3, первы.й ограничите.яьный резистор 4, второй ограничительный резистор 5, третий ограничительный резистор 6, дополнительны.й ограничительный резистор 7, источник 8 опорного напряжения, дифференциальный усилитель 9, широтно-импульсный м.одулятор 10, сглаживающие конденсаторы. 11, 125первы:й элем.ент ИЛИ 13 первый элемент И 14, первый элемент НЕ 15, второй элемент ИЛИ 16, второй элеме И 17, третий элемент И 18, второй элеме НЕ 19, четверты.й элемент И 20, о.цну пару входных клемм. 21,22, другую пару вход ных клемм. 23,24 и выходную кле.м.м.у 25. Таким, образом, устройство состоит из автобалансного , в первое, второе и третье плечи которого включены линейны.е им.пульсно-упр-ав.пяемьг.е Т1ро.зодикости, представляющие собой двухполюсник из последовательно соединенньк к.пючеаог-о элем.ента (1,2,3 cooTBeTCTBeifflo для трех плеч м.оста управляемого ШИМ-сигналом. и ограничител ного резистора (4,5,6 соответственно для трех плеч моста.), а в четвертое плечо вклю чен дополнительный ограничительный резистор. Нитание моста осуществляется от источника опорного напряжения, включенного в диагональ моста. В другую диагональ включена цепь отработки результата, содержащая дифференциальный усилитель и широтно-им.пульсный модулятор, гфичем. каждыми из входов усилителя соединен с общей точкой схем.ы. через сглаживающие конденсаторы. Устройство работает следующим, образом. На входные клеммы. 21,22 умножителя поступают синхронные по заднему фронту ШИМ-сигналы.- с некоторыми относите льньшл длительностям.И5 а на клеммы. 23, 24 - синхронны.е по переднему фронту с такими же относ ительным.и длительностями. Входны.е элем.енты 1J ; И 14 aiрабаты.вают соответственно м.аксим.альный и м.иним.альный ШИМ-сигналы. Элемент НЕ 19 инвертирует ШИМ-сигнал, постулающий с выхода элемента ИЛИ 13. Полученный ШИМ-сигнал и ШИМ-сигнал с выхода элемента И 14 обрабатываются элементами ИЛИ 16 и PI 17. аналогично входным сигналам, т.е. элем.ент ИЛИ 16 вьрабатывает м.аксим.альный, а элемент И 17 - млним.альный из поступающих на их входы. ШИМ-сигналов. Обработанны.е таким образом входные ШИМ-сигналы. управляют ключевым.и элементам.и 1 и 3 линейных им.пульсно-управляемых проводимостей плеч моста. При большой емкости сглаживающих конденсаторов 11 и 12 обеспечивается развязка плеч моста по перем.енном.у току, что дает возможность считать средние значения линейных импульсно управляемых проводим остей пропорциональными относительным длительностям управляющих ШИМ-сигналов. Тогда изм.енение длительности управляющих ШИМ-сигналов приводит к пропорциональному изменению проводим.остей первого и третьего плеч м.оста, что вы.зы.вает изм.енение потенциалов по постоянном.у току в точках подключения сглаживающих конденсаторов 11 и 12. Дифференииальны.й усилитель, 9, включенны.й в диагональ м.оста, выделяет и усиливает эту разность напряжений. Выходное напряжение усилителя с пом.ощью щиротно-имлульсного м.одулятора 10 преобразуется в периодическую широтно-им.пульснук; последовательность, которая поступает на схему выделения м.иниMjnivi.a, т.е. на элем.ент И 18, На этот же элем.ент подается ШИМ-сигнал с выхода элем.ента И 17. Результирующий ШИМ-сигнал с вы.хода элемента И 18, поступая на управляющий вход ключевого элем.ента 2 линейной им.пупьсно-управляемой проводим.ости второго плвУа м.оста, обеспечивает автом.атическое сведемте его баланса, т.е. вы.равнивание постоянны.х составляющих потенциалов на входах усалителя 9. Таким, образом, в установившемся состоянии СХ9М.Ы им.еет м.есто известное уравнение баланса моспа. Функциональная характеристика ум.ножигэпя получается на выходе устройг ства ЕС. ;ле инвертирования элементом. НЕ 1.9 .-сигнала, поступающего с выхода элеме.;1 .й И 18 и выделения элем.ентом. И 20 л:л1им.ального из ШИМ-сигналов, поступающих на его входы. Еьгстродействие умножителя достигается а счет сокращения времени перезаряда глаживающих конденсаторов вследствие реализации логических операций вьздепения максимальной и минимальной величин как из входных величин устройства, так и из промежуточных величин преобразования соответствующих ШИМ-сигналов устройства. Формула изобретения Умножитель широтно-модулированных сигналов, содержащий ишротно-имлульсный модулятор, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя, один из входов которого через последовательно вклю ченные первый ограничительный резистор и пер вый ключевой элемент соединен с выводом источника опорного напряжения, а через последовательно включенные второй ограничительный резистор и второй ключевой элемент с шиной нулевого потенциала, другой вход дифференциального усилителя через дополнительный ограничительный резистор подключен к выводу источника опорного напряжения , а через последовательно соединенные третий ограничительный резистор и -третий ключевой элемент соединен с шиной нулевого потенциала, входы дифференциального усилител через соответствующие сглаживающие конден ;аторы подключены к шине нулевого потенциала отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два элемента ИЛИ, два элемента НЕ и четьре элемента И, входы умножителя подключень: к входам, первого элемента ИЛИ, выход которого через первый элемент НЕ соединен с первыми входам,и второго элемента ИЛИ и второго элемента И, выход которого лодключен к управляющему входу третьего ключевого элемента и одному из входов третьего элемента И, другой вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, другие входы умножителя подключены к входам первого элемента И, выход которого соединен со вторыми входами второго элемента ИЛИ и второго элемента И, выход третьего элемента И подключен к управляющемувходувторогоключевогоэлементаи через второй элемент НЕ к одному входу четвертогоэлементаИ,другойвходкоторогосоединен с выходом первого элемента И, выход второго эле мента ИЛИ подключен к управляющему входу первого ключевого элемента, выход четвертого элемента И соединен с выходом умножителя,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авт, св. № 444201, кл G06G7/16, от 23. 02. 73. 2.Авт.св. № 26О290, кл.О-06G7/16, от 08.12.68 (прототип).