Нелинейный преобразователь Советский патент 1950 года по МПК G06G7/26 

Известные нелинейные преобразователи, основанные на нрименении время-импульсного метода и содержащие устройство для выработки функций от времени заданного вида, не обладают достаточной точностью и представляют собой сложные устройства.

Предлагаемый нелинейный преобразователь отличается тем, что емкость, фиксирующая напряжение во времени с начала рабочего цикла до относительного времени, проиорцнональна преобразуемому напряжению, подключена к источнику иапряжеиия, вырабатывающему заданную функцию времени, а во вторую половину рабочего напряжение с этой емкости через катодный каскад подается на выход, что обеспечивает иропорниональность среднего значения выходного напряжения требуемой функции от входной величины.

В предлагаемых схемах известные задачи решаются новыми техническими средствами, обеспечивая большую степень точности и упрощение устройства.

На фиг. 1 поясняется иринцип устройства время-импульсного преобразователя. Напряжение U, даваемое триггером Т-2, имеет прямо1угольную форму и частоту -,-(здесь Т-период, равный 1 -г- 0,5 .

Напряжение И, поступающее на схему извне, представляет собой импульсы (фиг. 1,6) причем расстояние импульса : от начала периода пропорционально некоторому напряжению х. Если величина х может быть меньше нуля, то возможно ycTpoiicTBO аналогичной схемы, .но с отсчетом t от середины периода. Кроме того, имеется триггер Ti, срабатывающий при отпускании триггера Ti (т.е. когда кривая IJ, делает скачок книзу) и отпускающий в момент появления импульса t/ . Напряжение И триггера Т показано на фиг. 1,8.

Если к нелинейному преобразователю подходит напряжение /( ) периодическое, периода Т или 2Т-любой формы, то задача аппарата

№ 90269- 2 -

состоит в преобразог аннн функции /(-) в /(х), т.е. в получении на выходе напряжения, являющегося такой же по форме функцией входного напряжения х, что и функция /(). Пусть - /(/) имеет форму., показанную на фиг. 1,г. На выходе необходимо иолучить значение /(t); так как-: С,;, то выходное напряжение при этом будет /(Л-), т. е. функция от А- будет иметь ту же форму, что и функция /(/). Придавая функции /(/) различные формы, можно получать и различную форму функциор1альной зависимости f{x).

Аппарат работает следуюп1,пм образом.

Па выходе одного из блоков имеется нан)яжение Li {ф1п 1, д ). копирующее напряжение - }(() вплоть до момеита . После этого момента иапряжеиие U «застывает в том положении, в каком его застал импульс (7,, . Напряжение U вновь начинает конировать -/(/) лпшь тогда, когда триггер Тг срабатывает, т. е. в начале 3-го периода. Эта же картина повторяется затем периодически.

Напряжение О ,.; проходит через электронный ключ на выход. Электронный ключ управляется триггером Тг и пропускает напряжение U. на выход лишь тогда, когда триггер Tf сработал, т..е. в течение четных периодов. Выходное напряжение . показано на фиг. 1, е. Очевидно, что постоянная составляющая выходного напряжения пропорпиональна f(-), т. е. /(Сх).

Схема одного из I.apnatrroB предлагаемого ycTpoiicTBa показана на фнг. 2. Триггер Т управляется импульсом /, поступающим извне (фиг. 1,6) и импульсом от триггера Тг. Последний управляется от импульс-генератора Uj. , не показанного на схеме. При срабатывании трщтера Т э.чектропноп люч, состоящий из двух двойных диодов Jli и//2, отпирается и как бы замыкает друг с другом точки А и В, в результате чего напряжение - /(О попадает на сетку катодного каскада лампы Лз. Выходпое напряжение U последнего через сопротивление RI и фильтр Сг передается на выход, если второй электронный ключ на двойных диодах Л и Лг, заперт. В первом периоде этот ключ отперт, вследствие чего потенциалы точек Д и В. примерно одипаковы, т. е. выход схе.мы заземляется.

Ключ диодов Ль //2 отперт в первом периоде лишь до момеита , когда триггер TI отпускает и ключ У7|, Jh запирается. Одновременно прекращается связь между точками .4 и В, но так как к сетке лампы Лз приключен конденсатор Сь то напряжение на последнем в дальнейшем сохраняется, вследствие чего «застывает и напряжение U Во втором перподе срабатывает триггер 72, лампы Л4, Лг, запираются и «застывшее папряжепие LJ проходит па выход (фиг. 1,е). Педостатком этой схемы является утечка наиряжения с конденсатора С через диоды //i, Л2.

Усовершенствованная схема, изображенная на фиг. 3, в которой применено интегрирующее звено, построенное из усилителя /Сь сопротивлений Rs, Rf и емкости Ci, свободна от указанного недостатка. Однако наличие небольшой остаточной разности потенциалов между точками Д и В влияет на дополнительное изменение выходной величины У, интегрирующего звена. Впрочем эту разность потенциалов можно, корректируя, сделать такой, что она будет почти полностью уравновешивать «сползание заряда конденсатора CL и изменение 7j почти прекратится.

из вариантов схемы предлагаемого устройства такмче с приrsM ин;гегрирующего звена изображен на фиг. 4. В первой части

.а лампы Лз отперты триггером TI и потенциалы точек Д и одинаковы. Следовательно, емкость Ci как бы шунтирует сопро ление двойного катодного каскада диода Ли Пока ключ

ламп Лз, Л.1 заперт потенциал точки М устанавливается с т омо1ЩзЮ усилителя иа вход которого подано напряжение - „-

чтобы напряжение ( автоматически приравнивалось к j (t). Когда триггер Ti отпускает, ключ ламп Лз,Л4 отпирается, потенциал точки М становится равным потенциалу земли, но 0 при этом не меняется, так как ключ лампы Л2 запирается и конденсатор С) через сопротивление R оказывается включенным в схему интегрирующего звена с усилителем К и сопротивлением R-. Примерно берутся такие соотношения R MezoM, 20 мегом. Следовательно, напряжение Ь,- «застывает и в четные периоды передается на выход схемы, так как в течение четных периодов ключ ламп Лг,, Лс заперт и потенциал точки р опреде,дяется значением UK,

Вариант схемы, служащей для по: ученпя любой требуе%5ой функции , изображен на фиг. 5.

Схема позволяет нолучить от одного устройства несколько функций /(/) одновременно н направить нх в различные преобразователи.

В основу схемы положена нск сствеииая «длинная линия, состоящая из цепочки икдуктивностей L и емкостей С. Все индуктивности одинаковы и выполняются в виде 7ч1алеиьких катушек с магнетитовыми сердечниками или секций одной катушки. Цепочка питается от генератора Г. К., дающего напряжение прямоугольной формы периода 2Т. . Волна напряжения бежит вдоль цепочки с конечной скоростью, обратно пропорциональнойу LC, поэтому напряжение в точках цепочки, также являющееся прямоугольным, отстает от напряжения в начале лииии на промежутки времену, пропорцнональные номеру звепа, считая от начала линии (фиг. 6, а,б, в). Обратная волна по линии не проходит, так как на ыходе цепочки подключено характеристическое сопротивление/ о --V - Каждая катушка может быть спабжена дополни

тельной небольшой обмоткой Л1, связывающей индуктивно соседиие звенья друг с другом, что повышает крутизну нарастания фронта импульса в цепочке. К звеньям цепочки подключены высокоомные потенциометры R, R. При достаточно малом характеристическом сопротивлении цепочки можно подключить паралле,тьно в каждом звене (или через одно звено) до 10 потенциометров. С потенциометров Ri снимаются напряжения, устанавливаемые движками, и через переключатели Я1 подаются на суммирующие усилители /(пиКак На выходе устройства получается сумма иапряжений, снятых с потенциометров (фиг. 6, г). Устанавливая рукоятки движков, можно получить любую желаемую функцию с тем большей точностью, чем больше число звеньеви движков. На практике достаточно 200 звеньев и 100 движков для задания функции с большой точностью.

Если производная функция в каких-либо точках отрицательна, то

в соответствующий момент необходимо прибавить отрицательную сту

иенчатую функцию. Это достигается переключением соответствующего

тдереключателя П) в положение «минус. Тогда напряжение сдвижка

потенциометра R поступает на суммируюпип каскад К2 через проме- 3 -№ 90269

-ю Ns 90269.- 4 - жуточный инвертирующий каскад /Си, изменяющий знак на обратный и имеющий коэффициент усиления, равный еди) Выходной усилитель может быть не только сзммирующ,и1 и интегрирующим, если переключить Пз с сопротивления на кость С. Тогда ступенчатая кривая (фиг. 6,г) будет производной вьЬ ходного напряжения. Сама же кривая выходного напряжения (фиг.6,д) является значительно более пологой. Но ввиду неидеальности цепочки на самом деле ступенчатые кривые будут также иметь конечный наклон и закрзгления, вследствие чего действительная кривая, соответствующая кривой фиг. 6, будет значительно более пологой, чем та, которая изображена. На фиг. 5 изображена вторая группа потенциометров , от которой через суммирующие звенья и К22 вторая функция /2(/), отличная от /|(7), также подается на свои выходные клеммы. С одной цепочки практически можно снять до 10 различных функций. Вследствие заметного затзхания в ценочке волна напрял ения в конце ее может быть в несколько раз меньще, чем в начале. Если это нежелательно, то можно вставить на середине цепочки каскад усиления. Предмет изобретения 1.Нелинейный преобразователь, основанный на применении вре мя-импульсного метода, содержащий устройство для выработки функЦ1,1Й от времени заданного вида, отличающийся тем, что емкость, фиксирующая напряжение во времени с начала рабочего цикла до относительного времени, пропорциональна преобразуемому напряжению, подключена к источнику напряжения, вырабатывающему заданную функцию времени, а во вторую половину рабочего цикла напряжение с этой емкости через катодный каскад подается на выход, что обеспечивает пропорциональность среднего значения выходного напрял ения требуемой функции от входной величины. 2.Видоиз.менение нелинейио1о преобразователя по п. 1, отличающееся те,м, что, с целью уменьщения погрещностей, фиксирование напряжения во времени производится с помощью комбинации из усилителя и интегрирующего звена. 3.Видоизменение нелинейного преобразователя по п. , отличающееся тем, что емкость, фиксирующая напряжение во времени в течение первой части периода, заряжается выходным напряжением двойного катодного каскада, а во второй части периода совместно с усилителем образует схему интегрирующего звена. 4.Устройство для получения любой требуемой функции от вре.мени для нелинейного преобразователя по п. , отл ича ющееся тем, что для фор.мирования периодически повторяющихся напряжений требуе.мого вида применена искусственная линия с потенциометрами, подключенными к ее звеньям таким образом, что алгебраическая сумма снимаемых с ползунков потенциометров напрял ений после прохождения суммирующего либо интегрирующего усилителя образует требуемую функцию. 5.Видоизменение устройства для получения любой требуемой функции от времени по п. 4, отличающееся тем, что для одновременного получения нескольких функций к каждому звену искуственной линии присоединено несколько потенциометров по числу треб)ющихся фзНкпий, а для устранения затухания в состав цепочки вводится один или несколько усилителей напряжения.

№ 90269

Фиг.2 ч

выl

-t-Фиг 4

,-t: ,

Axirx хКЛ

OfO

л - л

lljfe W

l

7

I .