Время-импульсное множительноеуСТРОйСТВО Советский патент 1981 года по МПК G06G7/161 

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и автсжатике и пред назначено для использования в анало говых вычислительных устройствах, системах автоматического управления различными объектами, в измерительных преобразователях различного назначения и т.д. Известно время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-нмпульсный и амплитудно-импульсный модуляторы и фильтр 13. в данном устройстве выходной сигнал, пропорциональный произведению входных сигналов, определяется как постоянная составлякядая последовательности широтно-амплитудномодулированных импульсов, выделяемая при помоида линейного фильтра. Недостатками устройства являются низкая допустимая частота изменения входных сигналов, определяемая поло сой пропускания фильтра, а также значительная инерционность, обуслов ленная наличием реактивных элементо в линейном фильтре. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вре импульсное множительное устройство, .содержащее генератор линейно-изменяющегося напряжения, широтно-импульсный модулятор, генератор иьшульсов запоминания, генератор импульсов установки нуля, четыре ключевьис элемента, четыре инвертора, два элемента И, интегрирующий усилитель, охваченный разрядным ключом, и запоминающий блок, выполненный на конденсаторе и усилителе 21. В данном устройстве перемножение входных сигналов осуществляется путем широтНо-импульсной модуляции опорного напряжения треугольной формы по закону изменения первого сигнала сомножителя с последующей амплитудной модуляцией широтно-модулированного сигнала по закону изменения второго сигнала-сомножителя . Широтно-амплитудно-модулированное напряжение -интегрируется на каждом интервале повторяемости напряжения треугольной формы с последукяцим его запоминанием в конце каждого интервала повторяемости напряжения треугольной формы. Применение в устройстве вместо линейной фильтрации дискретного запоминания значительно расширяет допустимую частоту изменения входных сигналов. Недостатками этого устройства являются большое количество установленного оборудования и, как результат, ни кая надежность устройства. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем что во время-импульсном множительном устройстве, содержащем генератор лн{нейно-изменяющегося нгшряжения, широтно-импульсный модулятор, первый вход которого подключен к вьосоду генератора линейно изменяющегося напря жения, а второй вход является входом первого сомножителя, амплитудноимпульсный модулятор, первый вход которого подключен к выходу пшротноимпульсного модулятора, второй вход является входом второго ссялножителя выход подключен к цепочке из последо вательно соединенных интегрирующих усилителя с разрядным ключом в цепи обратной связи, ключа и блока памяти выход которого является выходом устройства, генератор импульсов запомин ния и генератор импульсов установки нуля, выход широтно-импульсного модулятора подключен ко.входу генератора импульсов запоминания, .выход ко Topojro подключен ко входу генератора импульсов установки нуля и к управляющему входу ключа, выход генератор импульсов установки нуля подключен к управляющему входу разрядного ключа интегратора: Генератор линейно-изменякяцегося напряжения выполнен в виде генератора пилообразного напряжения. На фиг. 1 приведена блок-схема время-множительного устройства; на фиг, 2 - зпюры напряжений, поясняююяе работу время-множительного устройства. Время-импульсное множительное уст ройство состоит из широтно-импульсно го модулятора 1, амплитудно-импульсиого модулятора 2, генератора 3 линейяо-изменякицегося напряжения, интегрирующего усилителя 4 с разрядньм ключом 5, запоминающего б лежа 6, конденсатора 7, усилителя 8, ключа 9 генератора 10 импульсов згшоминаиия, генератора 11 и шульсов установки нуля. НА фиг. 2 обозначено: U - напряжение, пропорционгшьное первсму сигналу-оомножнтегао; 1 - напряжение, пропорциональное второму сигналу-сомножителю; и - напряжение с выхода генератора 3 линейно-иэменякцегося напряжения; U - напряжение на вьк ходе широтно-импульсного модулятора 1; и -напряжение на выходе амплитудно-импульсного модулятора 2; и напряжение на выходе интегрнрукхцего усилителя 4 i Uj - напряжение на выко де генератора 10 импульсов зшкжюнания; Ug - напряжение на выходе ключе вого злемента 9; Ue - напряжение на выходе генератора 11 импульсов ус-. тановки нуля; - напряжение на вы ходе запоминающего блока 6. Время-импульсное множительное устройство работает следующим образом. Первый сигнал-сомножитель в виде напряжения U поступает на первый вход широтно-импульсного модулятора 1, а второй сигнал-сомножитель в виде нгшряжения U-j, поступает на первый ВХ9Д амплитудно-импульсного модулятора 2. j На второй вход широтно-импульсного кюдулятора 1 поступает опорное напряжение и пилообразной формы с выхода генератора 3 линейно изменяющегося напряжения. На выходе широтно-импульсного модулятора 1 формируется напряжение (iJ.в виде последовательности прямоугольных импульсов, длительность которых определяется значениями напряжения 11 на каждом интервале повторяемости опорного напряжения причеп передние фронты импульсов Цд, совпадают с моментами начала пилообразного напряженияи, а задние фронты определяются совпадением напряжений и и Импульсы и 4- поступают на второй вход амплитудно-импульсного модулятора 2, на выходе которого формируется напряжение Uj в виде последовательности импульсов, длительность KOTOj«x определяется длительностью импульсов 1)4 вершины по уровню и форме - модулирующим напряжением (i, . Поскольку частота опорного пилообразного напряжения U неизменна и выбирается значительно выше- частоты изменения напряжения U. импульсы Kg на выходе амплитудно-импульсного модулятора 2 имеют практически прямоугольную форму, и, следовательно, площадь этих импульсов пропорциональна произведению напряжений U и U- . Для получения напряжения, пропорционального площади импульсов и,, на каждом интервале повторяемости опорного пилообразного напряжения U, широтнр-амплитудно-модулирова н ное напряжение поступает на вход ннтегрирующего усилителя 4, охваченного разрядным ключом 5. На выходе Интегрирующего усилителя 4 формируется напряжение и в виде последовательности импульсов, уровень которых, достигаемь4й к моментам окончания импульсов и , пропорционален площади импульсов Uj-, т.е. произведению напряжений Ц и На. на каждс интервале повторяемости опорного пилообразного напряжения из Для получения непрерывного сигнаа, пропорционального произведению напряжение U и U, используется за- . оминающий блок 6, выполненный на конденсаторе 7 и усилителе 8 с больим входшдм сопротивлением, кратковремеиио подключаемый к выходу интегрирующего усилителя 4 через ключевой элемент 9 в моменты окончания импульсов,

Кратковременное включение ключевого элемента 9 в моменты окончания импульсов обеспечивается генератором 10 импульсов запоминания, вход которого подключен к выходу широтноимпульсного модулятора 1, а выход - к управляющему входу ключевого элемента 9. На выходе генератора 10 импульсов запоминания формируется напряжение и в виде последовательности прямоугольных импульсов фиксированной длительности, передние фронты которых совпадают с задними фронтами импульсов ид. Импульсы U-, включают ключевой элемент 9, на сигнальный вход которого поступает напряжение Ug с выхода интегрирующего усилителя 4. Па выходе ключевого элемента 9 формируется напряжение 0„ в виде последовательности прямоугольных импульсов, длительность которых равна длительности импульсов U-7, а амплитуда - уровню напряжения и в моменты окончания импульсов и./ т.е. пропорциональна произведению напряжений U и U,2.

Для обеспечения возможности вычисления произведения напряжений .11 и Ч на каждом .интервале повторяемости опорного пилообразного напряжения и необходимо устанавливать нулевое значение напряжения U на выходе интегриругацего усилителя 4 к началу каждого последующего интервала повторяемости опорного напряжения Uo- Для этого используется генератор II импульсов установки нуля, вход которого соединен с выходом генератора 10 импульсов запоминания, а выход - со входом разрядного ключа 5. На выходе генератора 11 импульсов установки нуля формируется напряжение Ug в виде последовательности прямоугольных импульсов фиксированной длительности, передние фронты которых совпадают с задними фронтами импульсов (i-, . Им-, пульсы Ug включают разрядный ключ 5 который шунтирует интегрирующий усилитель 4, устанавливая ну;;авое значение напряжения U на его выходе. ТаКИМ образом, установка нулевого значения напряжения Ug на выходе интегрирующего усилителя 4 ociщecтвляeтcя после формирования импульсов Ug, поступающих на запоминаюс;ий блок б.

Запоминающий блок 6 фиксирует амплитудное значение импульса Ug н хранит его до поступления на его вход следующего импульса U д. Таким образом, на выходе запоминающего блока б формируется непрерывное напряжение , пропорциональное произведению напряжений U и Ua, н каждом интервале повторяемости опорного пилообразного напряжения U. -Из-за дискретного характера вычисления произведения напряжений и и и выход-. ное напряжение имеет ступенчатую форму, однако максимально приведенная относительная norpemi.oCTb не превьйлает 1,5%, что соответствует точности, достигаемой множительными устройствами время-импульсного типа.

Использование в предлагаемом устройстве новых функциональных связей между его элементс1ми выгодно отличает его от известных устройств. Количество установленного оборудования уменьшается ориентировочно в два ра,за, что приводит, как показывает расчетная проверка, к повышению надежности в 2,7,-раза.

Формула изобретения

Время-импульсное множительное устройство, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, широтноимпульсный модулятор, первый вход которого подключен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, а второй вход является входом . первого сомножителя, амплитудноимпульсный модулятор, первый вход которого подключен к выходу широтноимпульсного модулятора, второй вход является входом второго сомножителя, а выход подключен к цепочке из последовательно соединенных интегрирующего усилителя с разрядным ключом в цепи обратной связи, и блока памяти, выход которого является выходом устройства, генератор импульсов запоминания и генератор импульсов установки нуля, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, выход широтно-импульсного модуля -ора подключен ко входу генератора импульсов запоминания, выход которого подключен ко входу генератора импульсов установки нуля .и к управляющему входу ключа, выход генератора импульсов установки нуля подключен к управляющему входу разрядного ключа интегратора.

Источники информации, (Принятые во внимание при экспертизе

1.Смолов В. Б. и др. Вычислительные машины непрерывного действия.

-М., Высшая школа, 1964, с.2-93.

2.Авторское свидетельство СССР 432525, кл. Б 06 G 7/16, 1974 (прототип).