Фазо-импульсный преобразователь Советский патент 1979 года по МПК H03K7/08 G06G7/12 

Изобретение относится к усилител ным устройствам, работаюгцим в релей ном режиме и может быть использовано в вычислительных машинах. Одно из известных устройств, предназначенных для преобразования аналогового сигнала в последователь ность импульсов, содержит интегратор, первый и второй релейные элементы 1 . Это устройство характеризуется низкой точностью работы. Из известных устройств аналогичКОГО назначения наиболее близким к предложенному является фазо-импульс ный преобразователь, содержащий интегратор, к выходуКОТОРОГО подключены входы первого и второго релейн элементов, выход первого релейного элемента через операторный резистор обратной связи соединен со входом интегратора, источники эталонного напряжения и управляющего сигнала, генератор высокочастотных колебаний 2. Это устройство также имеет сравн тельно низкую точность вследствие влияния на его работу входного тока интегратора, смещения зоны неодноЪначности релейных элементов относительно нулевого уровня. Целью изобретения является повышение точности работы. Предложенный физико-импульсный преобразователь отличается от известных тем, что в него введены выходной блок логической функции равнозначность и соединенные последовательно первый дифференцирующий элемент, амплитудный модулятор, второй дифференцирующий элемент, выход которого подключен ко входу второго релейного элемента, выход генератора высокочастотных колебаний соединен со входом первого дифференцирующего элемента, выходыисточников эталонного напряжения и управляющего сигнала соединены со вторым входом амплитудного модулятора, выходы цервогЬ и второго релейных элементов подключены ко входам ВЫХОДНОГО блока логической функции равнозначность. Функциональная схема предложенного фазо-импульсного преобразователя приведена на фиг. 1, где обозначены инте -ратор 1, первый .и второй релейные элементы 2 и 3, операторный резистор 4 обратной связи, генератор 5 высокочастотных колебаний, выходной ,блок 6 логической функции равнозначность, первый и второй дифференцирую щие элементы 7 и 8, амплитудный моду лятор 9, источник 10 эталонного напряжения, источник 11 управляющего сигнала, выход 12 преобразователя. На фиг, 2 и 3 приведены эпюры, по - ясняющие работу устройства. Устройство работает следующим образом. Интегратор 1, первый релейный эле мент 2 и операторный резистор 4 обра зуют автоколебательный контур. Выход ное напряжение первого релейного эле мента 2 через операторный резистор 4 обратной связи подается на вход интегратора 1 ,. Выходное напряжение интегратора 1 линейно изменяется, например, нарастает до тех пор, пока не достигнет величины порога срабатывания первого релейного элемента 2. При этом происходит переключение первого релейного элемента 2, выходное напряжение скачком изменяет полярность, Измэненйе полярности напряжения обратной связи, подаваемого на вход интегратора 1, вызывает изменение его выход ного, напряжения и оно начинает изменяться в противоположном направлении (падает), Это изменение продолжается до момента достижения отрицательного поро га срабатывания первого релейного элемента 2, выходное напряжение которого в момент срабатывания скачком изменяет полярность, В дальнейшем процесс периодически повторяется. Та КИМ образом, выходное напряжение релейного элемента 2 представляет собо периодическое напряжение прямоугольной формы, импульсы которЬгЬ 11мёа6т равные амплитуду и длительность, Сред нее значение этого напряжения за период автоколебаний устанавливается равным нулю, Период автоколебаний равен где Bj - величина порога переключени первого релейного элемента отнесенная к амплитуде его выходного напряжений; постоянная времени интегратора 1. . Выходное напряжение интегратора 1 пилообразной формы подается на вход второго релейного элемента 3. Предположим, что порог переключения ± Bj второго релейного элемента 3 равен нулю. В этом случае переключение второго релейного элемента 3 будет происходить при нулевом значении выходно1 о напряжения интегратора 1и со сдвигом во времени относительного выходного напряжения интегратора 1 на величину: At В,Т„ . (2) Прямоугольные выходные напряжения первого и второго релейных элементов 2и 3 подаются на входы выходного бло ка 6 логической функции равнозначность. При совпадении знаков выходных напряжений первого и второго релейных элементов 2 и 3 на выходе выходного блока .6 логической функции равнозначность формируется импу11ьс положительной полярности, а при разных знаках указанных напряжений - формируется импульс отрицательной полярности. . Высказанное поясняется фиг. 2, где изображены эпюры выходных напряжений интегратора 1 (U,), первого и второго релейных элементов 2 и 3 (Uj и су и выходного блока 6 логической функции равнозначность. Таким образом, при нулевом значении порога переключения второго релейного элемента 3 длительность положительных и, отрицательных импульсов выходного блока 6 логической функции равнозначность, являющегося выходным напряжением преобразователя, оказывается равной, и среднее значение его выходного напряжения за период устанавливается равной нулю (фиг. 2б) . При изменении порогов переключения второго релейного элемента 3 до величины ± Bj (фиг. 2в) фазовый сдвиг между выходными напряжениями первого и второго релейных элементов 2 и 3 уменьшается и становится равным: At (.).Т„ . (3). В результате длительность положительного импульса выходного напряжения преобразователя увеличивается (фиг. 2г) до значения tj (В,+Bj)-T . (4) Длительность отрицательного импульса выходного напряжения преобразователи уменьшается до значения: t2 4t . (5) Среднее значение выходного напря.жения преобразователя за период: 2(t,-tj) Из выражения (6) следует, что среднее значение выходного напряжения преобразователя пропорционально величине порога переключения, второго релейного элемента 3, Предположим, что под воздействием тока 4 интегратора 1 изменилась производная его выходного сигнала, соответствующая положительным и отрицательным импульсам выходного напряжения второго релейного элемента 3 (фиг. За). В этом случае, длительность импульсов выходного напряжения преобразователя: .. . (В ч-ВгП V ,-js . JBrB)T, Ь -fT t . 3 n-f,(B. 4 . В выр)ажениях (7) - (10) j - отно сительная величина среднего пначени смещения нуля выходного напряже ния преобразователя вследствие тока д1 интегратора I. Среднее значение выходного напряжения преобразователя (фиг. Зб): и и УЧ-Ч-Ч,, -.i ср ьы« bj где,. . Таким о.бразом и в этом случае сре нее значение выходного напряжения пр образователя неизменно и пропорционально величине порога срабатывания второго релейного элемента 3. Предположим, что произошло смеще ние зон неоднозначности первого и второго релейных элементов 2 и 3 от сительно нулевого уровня. В этом случае достаточно рассмотреть смеще ние зоны неоднозначности только одного, например, второго релейного элемента 3 (±В на фиг. Зв) , на ве личину дВ относительно порогов пере ключения первого релейного элемента 2 . Положим, что Bj В2, а порог-В совпадает нулевьм уровнем. Тогда длительность импульсов выходного напряжения преобразователя (фиг. Зг t ()-T«, (12) Среднее значение выходного напряжения преобразователя (фиг: Зг)t и.и......(14) ер вых т„ где Tj,4B Т, - период. Таким образом, смещение зоны нёоднозначности любого из релейных эле ментов не влияет на .точность работы преобразователя. При нулевом значений выходного сигнала, источника 11 управляющего сигнала, иа входы амплитудного модулятора 9 подаётся . напряжение с выхода источника 10 эталонного.напря жения и через первый дифференцирующий элемент 7 сигнал с выхода генераторй 5 высокочастотных колебаний. Амплитуда выходных импульсов амплиту ного модулятора определяется величиной напряжения источника 10 эталонного напряжения, а длительность; соответствует периоду сигнала генератора 5 высокочастотньгх колебаний. Таким образом, при нулевом управляющем сигнале на вход второго релей ного элемента 3 поступает переменный (сигнал максимальной амплитуды. 896 При подаче на вход второго релейного элемента 3 прямоугольных импульсов с выхода генератора 5 высокочастотных колебаний происходит модуляция порогов переключения второго релейного элемента 3. Так как сигнал с выхода генератора 5 высокочастотных колебаний имеет частоту значительно выше частоты автоколебаний контура из интегратора 1, первого релейного элемента 2 и операторного резистора 4 обратной связи, то происходит уменьшение зоны неоднозначности 2В„ втоpoio релейного элемента 3 до величины 2 Bj (фиг. 4а), и моменты переключения второго релейного элемента 3 будут определяться порогом А. Если указанный порог равен нулю, то среднее значение выходного напряжения преобразователя устанавливается на уровне, близком к нулевому . Увеличение сигнала управления приводит к уменьшению выходного сигнала амплитудного модулятора 9. При этом, пропорционально величине входного сигнала,увеличивается эффективное значение порога переключения второго релейного элемента 3 и среднее значение выходного напряжения преобразователя устанавливается на заданном уровне (фиг. 46, в). Формула изобретения Фазо-Импульсный преобразователи, содержащий интегратор, к выходу которого подключены входы первого и второго релейных элементов, вы::од первого релейного элемента через- операторный резистор обратной связи соединен со входом интегратора, источники эталонного напряжения и управляющего сигнала, генератор высокочастотных колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены выходной блок логической функции равнозначность и соединен11ые последовательно первый дйфференГцй рующий элемент, амплитудный модулятор, второй дифференцирующий элемент, выход которого подключен ко входу второго релейного элемента, выход генератора высокочастотных колебаний соединен со входом первого дифференцирующего элемента, выходы источников эталонного напряжения и управляющего сигнала соединены со вторым входом амплитудного модулятора, выходы первого и второго релейиых элементов подключены ко входам выходного блока Логической функции Источники информации, принятые во внимание приэкспертизе 1. Патент США № 3757099, кл. 235-194, 1973.. 2. Авторское свидетельство СССР { 523525, кл. Н 03 К 7/08, 1975.

101

9

ITi

Щ

(/2

t

/

TOФиг.2

В,

-% -flf

О

я,.в,

g

в,

/)| в«

е

-«2 -в -в,