Релейный усилитель Советский патент 1979 года по МПК G06G7/12 

1

Изобретение относится к усилительным устройств.ам, работаюпцим в релейном режиме, и может быть использовано в вычислительпых машинах.

Известны релейные усилители, содержащие 1П1тегрирующий блок, релейный элемент, поро1овый элемент 1. Эти устройства имеют невысокую точность работы вследствие изменения частоты выходного на) от величины входного сигнала.

Иаиболее близким по техническому решению к предложенному является релейный усилитель, содержащий соединенные последовательно интегратор и выходной релейный элемент, вход интегратора через первый масштабируюш,ий резистор подключен к первому входу релейного усилителя, а через операторный резистор обратной связи - к выходу выходного релейного элемента, перемножитель, выход которого соединен со входом интегратора, к первому входу перемножителя присоединен выход генератора прямоугольного напряжения, вывод второго масштабирующего резистора присоединен к выходу интегратора 2.

Это устройство также характеризуется невысокой точностью работы из-за изменения частоты выходного напряжения в функции величины входного сигнала и отсутстВИЯ регулирования динамических характеристик.

Целью изобретения является повышения точности работы.

Предлол-сенный релейный усилитель отличается от известных тем, что в него введены первый и второй б.чоки выделения модуля и соединенные последовательно инвертирующий элемент, первый и второй выпрямительные элементы, второй вывод второго выпрямительного элемента подключен ко входу инвертирующего элемента и выходу первого блока выделения модуля, вход которого присоединен ко второму входу релейного усил1 теля, третий вход которого через второй блок выделения модуля подключен ко второму входу перемножителя, другой вывод второго масщтабнрующего резистора соединен с первым выводом второго Быпрялштельного элемента.

Функциоиальная схема релейного усилителя изображена иа чертеже. Устройство содержит первый масштабирующий резистор 1, интегратор 2, выходной релейный элемент 3, операторный резистор обратной связи 4, перемножитель 5, генератор прямоугольного напрял ения 6, второй масщтабирующий резистор 7. первый и второй блоки выделения 8 и 9, инвертирующий элемент 10, первый и второй выпрямительные элементы 11 и 12, первый, второй, третий входы 13, 14, 15 выход 16 релейного усилителя.

Устройство работает следующим образом.

Оеиовной канал преобразования входного сигнала, действующего па нервом входе 13 релейного усиднтеля, представляет собой замкнутый контур, находящийся в режиме автоколебаний, и состоит из интегратора 2, выходного релейного элемента 3 и операторного резистора обратной связи 4. При нулевом значении сигнала на первом входе 13 релейного усилителя на выходе интегратора 2 формируется напряжение пилообразной формы, симметричное относительно нулевого уровня, амплитуда которого равна порогам переключения выходного релейного элемента 3. На выходе 16 релейного усилителя нрн этом действует напряжение нрямоугольной формы, с равной длительностью положптельных и отрицательных импульсов. В результате среднее значение этого напряжения за период автоколебаний равно нулю.

Наличие сигнала на первом входе 13 релейного усилителя приводит к разной скорости изменения выходного напряжения интегратора 2 в разные чаети периода автоколебаний, вследствие суммирования на входе интегратора 2 в одну часть периода п вычитания в другую часть периода входного сигнала н сигнала обратной связи.

В результате среднее значение выходного нанряжения релейного усилителя за период автоколебаний устанавливается пронорииональным величине входного сигнала, причем полярность среднего значения обратная к полярности входного сигнала.

С помощью сигнала, действуюн его на втором входе 14 релейного усилителя, регулируется коэффициент усиления устройства.

Первый блок выделения модуля 8 обеснечнвает работу устройства независимо от полярности сигнала на втором входе 14. Параметры первого блока выделения модуля 8, инвертирующего элемента 10, первого и второго выпрямительных элементов 11 и 12 выбирается так, чтобы при максимальном значении сигнала на втором входе 14 релейного усилителя и выходного сигнала перемножителя 5, напряжения на выходах первого блока выделения модуля 8 и инвертирующего элемента 10 былн бы вьине амплитуды выходного напряжения интегратора 2. При этом первый н второй выпрямительные элементы 11 и 12 закрыты.

Предположим, что сигнал на втором входе 14 релейного усителя уменьшился до некоторого значения. Как только выходное напряжение интегратора 2 достигает этого значения, открывается, например, второй элемент 12, в следующий полупериод открывается первый выпрямительный элемент

11 и выходное напряжение интегратора 2 ограничивается но амплитуде на уровне, превышающем нороги нереключения выходного релейного элемента 3. В этом случае 5 интегратор 2 работает как усилитель-ограничитель. Поэтому в точке суммирования интегратора 2 появляется сшиал оппгбки, который панравлен встречно вхидиому сигналу. Это приводит к умен1 цкиию коэффи10

циента усиления устройства.

С помощью нсремножнтеля 5, снерутора прямоугольного напряжепия 6 и второго блока выделения модуля 9 осуществляется регулирование постоянной времени устройства, т. е. изменения его по.лосы пропускания.

Параметры функциональных узлов выбираются таким образом, чтобы амплитуда выходного сигнала перемиожителя 5 нре0 восходила допустимое значение входпого сигнала релеГщого усилителя. Т(лда основной канал преобра; ова11ия входного cuiiiaла переходит из режима собственных автоколебаний в режим принуд1ггел1)Пой сппхро5 цизации с частотой генератора прямоуго-льного напряження 6. В этом случае амплитуда выходного напряжения интегратора 2 превосходит пороги срабатывания выходного релейного элемента 3 п зависит от а.м0 плитуды выходного сигнала неремпожнтеля 5, т. е. от величины , действующего на третьем входе 15 устройства.

При oTcyTCTBiui сигнала на первом входе 13 устройства выходное напряжение интегратора 2 симметрично относительно нулевого уровня, а среднее значение выходного напряжения релейного усилителя за иернод колебаний равно нулю. Наличие сигнала на нервом входе 13 устройства нриводит к

0 «вертикальному смещению выходного напряжепия интегратора 2 относительно порогов срабатывания релейного элемента 3. В этом случае среднее значение напряжения на выходе 16 релейного усилителя устанавливается пропорциональным сигналу, действующему на первом входе 13.

Как уже отмечалось, действие сигнала па третьем входе 15 приводит к увеличению выходного напряжепия интегратора 2, что

0 приводит к уменьшению эквивалентного коэффициента усиления выходного релейного элемента 3, а эквивалентная постоянная времени основного канала увелпчивается. Это нриводит к уменьшению полосы пропу5 екания релейного усилителя.

Таким образом, изменение иостоянной времени и коэффициента передачи устройства происходит без изменения частоты колебаний выходного напряжения, что обеснечивает точность работы.

Формула и 3 о б р е т е п и я

Релейный усилитель, содержащий соединенные последовательно интегратор и выходной релейный элемент, вход иитегратоpa через первый масштабирующий резистор подключен к первому входу релейного усилителя, а через оперативный резистор обратной связи - к выходу выходного релейного элемента перемножитель, выход которого соединен со входом интегратора, к первому входу неремножителя присоединен выход генератора прямоугольного напряжения, выход второго масштабирующего резистора присоединен к выходу интегратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены первый и второй блоки выделения модуля и соединенные последовательно инвертирующий элемент, первый и второй выпрямительные элементы, второй вывод второго выпрямительного элемента подключен ко

входу инвертирующего элемента и выходу первого блока выделения модуля, вход которого присоединен ко второму входу релейного усилителя, третий вход которого через второй блок выделения модуля подключен ко второму входу перемножителя, другой вывод второго масштабирующего резистора соединен с первым выводом выпрямительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 482758, кл. G 06G 7/12, 1974.

2.Заявка № 2464710/18-24, 21.03.77, по которой принято положительное решение о выдаче авторского свидетельства.