Устройство для возведения в степень широтно-модулированных сигналов Советский патент 1981 года по МПК G06G7/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ. ШИРОТНО МОДУЛИРОВАННШ СИГНАЛОВ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в устройствах автоматического регулирования и управления, в информационно-измерительных системах и уст.ройствах,где распространено представление информации.в. виде широтно модулированных сигналов (ШИМ-сйгналов)-. Известно устройство, осуществляющее операции умножения, деления и возведения в целую положительную степень с использованием мостовой схемы.

В состав устройства входят уравновешивающийся мост, три плеча которого представляют собой последовательно соединенные кл}04 и масштабный резистор, а четвертое - группу из масштабных и импульсно-управляемых резисторов, причем первое и четвертое, второе и третье плечи моста общими точками подключены к источнику опорного напряжения, а общие точки первого и второго, третьего и четвер тогб плеч - к сравнивающим входам дифференциального операционного уси.литёля постоянного тока и через усредняющие конденсаторы к общей точ1ке схемы. Выход усилителя подключен к входу широтно импульсного модулятора, выход которого является выходом устройства и соединен с управляю;щими входами импульсно-управляемьк резисторов четвертогоплеча моста 1.

Однако устройство имеет невысокую точность из-за наличия методической погрешности апп роксимацйи. .

Наиболее близким по технической сущности является устройство, которое содержит первый уравновешивающий 0ся мост с источником постоянного напряжения в диагонали питания и четырьмя импульсно-управляемыми резисторами в плечах, выводы измерительной диагонали моста подключены через усредняю15щие конденсаторы к шине нулевого потенциала и к сравнивающим входам первого дифференциального усилителя, подсоединенного выходом ко входу широтно импульсного модулятора, вых:од

20 которого подключен к управляющему входу импульсно-управляемото резистора в третьем плече моста и является выходом устройства, а также второй уравновешивающий мост, к диагонали

25 питания которогоподключен выход второго дифференциального усилителя, а его плечи включены в импульсно-управляенила резисторы, входы второго . усилителя включены в другую диагональ 30 второго моста 2.

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, что выражается в невозможности воспроизведения целой отрицательной степени входной функ,ции.

Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей за счет вычисления целой отрицательной степени входной функции.

Цель достигается тем, что устройство для возведения в степень широтно модулированных сигналов, содержащее два моста, источник опорного напряжения включенный в диагональ питания первого моста, между общими выводами первого и третьего, а также второго и четвертого плечей, моста, причем общий вывод второго и четвертого плечей подключен к шине нулевого потенциала, первый и второй импульсно-управляемые резисторы,образующие соответственно первое и четвертое плечи первого моста, третий и четвертый импульсно-управляемые резисторы, образующие соответственно первое и второе плечи второго моста, четвертое плечо обоих мостов является общим, два дифференциальных усилителя, входы которых подключены к измерительной диагонали соответствующего моста, выход первого дифференциального усилителя через первый широтно импульсный модулятор связан с первым выходом устройства и с управлякядим входом второго- импульсноуправляемого резистора, три сглаживёУющих кондеисатора, включенных соответственно параллельно второму плечу первого моста, второму плечу второго моста IJ четвертому плечу мостов содержит второй широтно импульсный .модулятор и два токозадающих резистора, первый из которых является вторым плечом первого моста, а второй - общим третьим плечом первого и второго мостов, выход первого широтно импульсного модулятора соединен с управляющим входом третьего импульсноуправляемого резистора, выход второго дифференциального усилителя через второй широтно импульсный модулятор связан со вторым выходом устройства и с управлянвдим входом четвертого импульсно управляемого резистора.

На чер-еже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1, постоянного напряжения, импульсно- управляемые резисторы 2 и 3, токоэадсцощие резисторы 4 и 5, импульсноуправляемые резисторы 6 и 7, дифференциальные усилители 8 и 9, широтно импульсный модулятор 10 и 11,сглаживающие конденсаторы 12 - 14.

Устройство работает следующим образом,с

На управляющий вход импульсно-управляемого резистора 2, включенного

в первое плечо первого моста, поступает ШИМ-сигнал с относительной длительностью периодически повторяю-, щихся прямоугольных импульсрв. Ё каждом из периодов Т работы кдач им5 пульсно-управдяемого резистора замкнут в течение времени V и разомкнут ) в течение времени Т -f ( Т/Т) . Его проводимость в среднем пропорциональна относительной длительности в., .Развязка: по переменному току импульсно-управляемых и постоянных резисторов обеспечивается сглаживающими конденсаторами 12-14. Благодаря им на входы дифференциальных усилителей В и 9 поступают только постоянные составляющие напряжений в точках а б, в, а высшие гармоники подавляются.

Разность напряжений в точках а и ;Г, выделенная и усиленная усилителем Э, воздействует на широтно импульсный модулятор 10. Последний вырабатывает ШИМ-сигнал с относительной длительностью в., . который благодаря отрицательной обратной связи, воздействуя на импульсно-управляемый резистор 3, обеспечивает баланс первого моста.

(1)

14 G ,G,,G,,, и

- средние значеIVния проводимостей.

Поэтому

(2)

.Q

G9, G,, 0,„ G

Здесь G,,

и

G-e,.

IV

Аналогично из условия баланса моста (2) с учетом того, что

Gj Ge и G,,,

G, G

III

получим &a tt .

Здесь G - проводимость резисторов входящих в состав плеч мостовых схем Нетрудно видеть, что для получения третьей и последующих отрицательньрс ртепеней входной переменной в необ одимо подключить к устройству дополнительные мосты, включенные аналогично.

Для получения целых положительных степеней входной переменной { необ-: ходимо входной ШИМ-сигнал подать непосредственно на первый выход устройства и на управляющие входы импульсно- управляемых реэнсторов второго моста.

Технико-экономический эффект от . использования изобретения определяется расширением функциональнык возможностей При малых аппаратурных затратах и высокой технологичности изготовления.

Формула изобретения

Устройство для возведения в степень широтно модулированных сигналов, 5 содержащее два моста, источник опорного напряжения, включенный в дтагональ питания первого моста между общими выводами первого и третьего, а также второго и четвертого плечей моста, причем общий вывод второго и, четвертого плечей подключен к шине нулевого потенциала, первый и второй импульсно-управляемые резисторы, образующие соответственно первое и чет:верхов плечи первого моста; третий и четвертый импульсно-управляемые резисторы, образующие соответственно первое и второе плечи второго морга, четвертое плечо обоих мостов является общим, два дифференциальных усилителя , входы которых прдключены к измерительной диагонали соответствующего моста выход первого дифференциального усилителя через первый широтно импульсный модул1ятор связан с перзам выходом устройства и с управляющим входом второго .импульсно-управляемого резистора, сглаживающих конденсатора, включенных соответственно параллельно.второму плечу первого моста, второму плечу второго моста и четвёртому плечу мостов,

отличающеес я тем, что,с , целью расширения функциональных возможностей за Ьчет вычисления целой отрицательной степени входной функции, устройство содержит второП широтно импульсный модулятор и два токозадающих резистора, первый из которых является вторым плечом первого моста, а второй - общим третьим плечом первого и второго мостов, выход первого широтно импульсного модулятора соединен с управляющий входом третьего импульсно-управляемого резистора, ыход второго дифференциального усилителя через второй широтно импульсный модулятор связан с

5 вторым выходом устройства и с управляющим входом четвертого импульсйо управляемого резистора.

Источники информации,

0 . принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 641459, кл. G 06 G 7/16, 1977 (прототип).,