Мостовое множительно-делительное устройство для широтно-модулированных величин Советский патент 1978 года по МПК G06G7/161 

(54) МОСТОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШИРОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ

ВЕЛИЧИН гой вывод первого масштабного резистора соединен через третий масштабный резистор с третьей вершиной моста и через второй дополнительный сглаживаюш;ий конденсатор с шиной нулевого потенциала. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом. Устройство состоит из уравновешенного моста, в плечи которого включены импульсно управляемые резисторы 1, 2, 3, 4 источника опорного напряжения 5, дифференциального усилителя 6, широтно-импульсного модулятора 7, сглаживающих конденсаторов 8, 9, 10, 11, масштабных резисторов 12, 13, 14 и дополнительного импульсного управляемого резистора 15. Принцип расширения класса решаемых задач и повышения точности выполнения им множительно-делительной операции состоит в следующем. Можно показать, что для функции y Yx(2) справедливо приближение с приведенной погрешностью, не превосходящей 0,02% вида (3) 0,3283 + 1,04б8л:-Ь 1,9943 + 3,549.« + Здесь 0,1 . Если положить x Q (в - относительная длительность ШИМ-сигнала) и y KG{©) /G (в) - среднее значение проводимости двухполюсника, К - коэффициент пропорциональности), что нетрудно записать для выражения (3) моделирующее выражение в видеG(9) j К 0,5015 3,5498+0,1367 которое и является основой для построения двухполюсника четвертого плеча моста из постоянных и импульсно-управляемых проводимостей. С учетом линейной зависимости средних значений проводимостеи, управляемых выходным ШИМ-сигналом, от вых и еледующих соотношений между проводимостями резисторов четвертого плеча моста Ог ог.ио «5 -0,5015, 0,13Q7, - 3,049, - 1,0468, ,549. GG (О--проводимость резисторов импульсноуправляемых резисторов 1, 2, 3). Gi, GZ, GS-проводимость резисторов 12, 13, 14. (4) Gi, GS - проводимость резисторов импульсно управляемых резисторов 4 и 15. Легко сказать, что среднее значение проводимости четвертого плеча моста удовлетворяет выражению (4) при 1. Поскольку статическая функциональная характеристика уравновешенного моста имеет вид G От GiiGiv,(5) /- / где (л. Оц, От и GIV -средние значения проводимостеи соответственно первого, второго, третьего и четвертого плеч моста, то, принимая во внимание (2, 4), получим е,вз е,1/1;, т. е. действительно воспроизводится зависимость вида (1). При этом предполагается, что G,G, G, G, где GB, G и GS - проводимости резисторов импульсно-управляемых резисторов 1, 2, 3. Устройство работает следующим образом. На управляющие входы импульсно-управляемых проводимостеи 1, 2, 3 поступают входные широтно-модулированные сигналы с относительными длительностями вь вг, ЭзВыходной ШИМ-сигнал с относительной длительностью в - вых управляет импульсноуправляемыми резисторами 4 и 15 в четвертом плече моста. При достаточно большой емкости сглаживающих конденсаторов 8, 9, 10, 11 обеспечивается «развязка постоянных и импзльсно-управляемых резисторов между собой по переменному току, что и позволяет считать среднее значение проводимости двухполюсника «ключ - резистор пропорциональным относительной длительности управляющего ШИМ-сигнала. Тогда изменение длительностей управляющих ШИМ-сигналов приводит к пропорциональному изменению проводимостеи первого, второго и третьего плеч моста, что вызывает изменение потенциалов по постоянному току в точках подключения конденсаторов 8, 9. Дифференциальный операционный усилитель постоянного тока, включенный в диагональ моста, выделяет « усиливает разность потенциалов на этих конденсаторах; в другую диагональ моста включен источник опорного напряжения постоянного тока 5. Выходное напряжение усилителя с помощью широтно-импульсного модулятора 7 преобразуется в ШИМ-сигнал с относительной длительностью бвых, который поступает на управляющие входы импульсно-управляемых проводимостеи 4, 15 четвертого плеча моста, обеспечивая автоматическое сведение его баланса, т. е. выравнивание постоянных составляющих потенциалов на входах усилителя 6. Таким образом, в установившемся состоянии схемы имеет место уравнение баланса моста (5), а значение выходной величины удовлетворяет уравнению Возможность совмещения множительно-делительной операции с возведением результата в квадрат, достигнутая в предлагаемом устройстве, обуславливает целесообразность его использования в различных системах управления техническими объектами и технологическими процессами, когда к вычислительным преобразователям предъявляются жесткие требования по габаритам, весу, надежности и точности функционирования и умеренных требованиях к быстродействию.

Формула изобретения

Мостовое множительно-делительное устройство для широтно-модулироваииых величин, содержащее уравновешенный мост, в плечи которого включены импульсно-управляемые резисторы, управляющие входы импульсноуправляемых резисторов первого, второго и третьего плечей моста являются входами устройства, первая вершина моста подключена к источнику опорного напряжения постоянного тока, вторая и четвертая верщины моста через сглаживающие конденсаторы, а третья вершина непосредствеино подключены к шине нулевого потенциала, вторая и четвертая вершины подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого через широтно-имнульсный модулятор соединен с

лыходом устройства и управляющим входом кмпульсно-унрявляемого резистора четвертого илеча, отличающееся тем, что, с целью поБып ения точности и расширения класса решаемых задач, оно дополнительно содержит сглаживающие конденсаторы, масштабные резисторы, импульсно-управляемый резистор, уиравляющий вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, причем один вывод первого масштабного резистора соединен через первый дополнительный сглаживающий конденсатор с шиной нулевого потенциала и через второй масштабный резистор с четвертой вершиной моста, а другой вывод первого масштабного резистора соединен через третий масштабный резистор с третьей верщиной моста и через 5торой дополнительный сглаживающий конденсатор с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. Смолов В. Б., Угрюмов Е. П. Времяимпульсиые вычислительные устройства. Л., «Энергия, 1968.

2. Авторское свидетельство № 260290, кл. G 06G 7/16, 1960.

П