Способ деления напряжений Советский патент 1982 года по МПК G06G7/16 

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в электронной измерительной технике.

Известен способ деления напряжений, заключающийся в управлении временем разряда конденсатора обратно пропорционально напряжению делителя. Получаемое таким образом напряжение является управляющим при интегрироваНИИ напряжения делимого. Пиковое значение проинтегрированного напряжения соответствует частному от деления входных напряжений l.

Однако, делители, построенные по J5 такому принципу, не обладают достаточной точностью.

Наиболее близким техническим решением является способ, заключающийся в преобразовании напряжения делите- 20 ля во времени по линейному закону и последующего сравнения такой формы напряжения с уровнем напряжения делимого. Интервал времени от начала цикла

до момента сравнения пропорционален частному от деления уровней напряжений входных сигналов f2.

На точность и динамический диапазон делителей, построенных по такому принципу, влияют параметры входящих в их блоков, В частности, влияние параметров интегратора, являющегося преобразователем импульсного напряжения с амплитудой, рЪвной напряжению делителя, в напряжение, изменяющееся во времени по линейному закону, проявляется в виде погрешности интегрирования из-за изменения линейности треугольного напряжения. Как кзвестно, в реальном интеграторе при скачке напряжения на входе напряжение на выходе его изменяется не по прямой, как это было бы в случае идеального интегрирования, а по экспоненте, характерной для обычной интегрирующей цепи. Таким образом, точность деления-по данному способу недостаточно высока. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем что согласно способу деления напряже ний, заключающемуся в сравнении напряжений, в фиксации и выделении вре менного интервала от начала цикла до момента сравнения, причем длительность временного интервала пропорциональна отношению напряжений делимого и делителя, одновременно преобраз ют во времени по экспоненциальному закону напряжение делителя и напряже ние делимого, преобразованное по экс поненциальному закону напряжение делителя интегрируют, результат интегрирования сравнивают с преобразованным по экспоненте напряжением делимого. На фиг. 1 изображены графики, иллюстрирующие предлагаемый способ; на фиг. 2 - устройство, реализующее пре лагаемый способ. Напряжение делителя преобразуется в напряжение, которое изменяется во времени по экспоненциальному закону16 напряжение делителя; постоянная времени изменения напряжения-делителя во времени. , преобразованное таким обра зом напряжение делителя интегрируют, например, с помощью последовательной RC-цепи, постоянная времени которой равна постоянной времени изменения по экспоненте напряжения делителя При прохождении RC через эту RC-цепь напряжение, убывающее во времени по экспоненциальному закону и., преобразовываизменяющееся по ется в напряжение следующему закону -е/г U(t).t: --, изменение во времени напряжения на конденсаторе С-цепи; времени RC-ц - постоянная пи, равная постоянной времени функции е Применяя преобразования Лапласа для случая нулевых начальных условий дифференциальное уравнение RC-цепи можно представить в следующем виде

)rpUelP)

и UoW-t(p4) Выражению U (р) соответствует поравной 2. люс р - кратности, с Поэтому согласно теоремы разложения для случая кратных полюсов U).. t Момент сравнения такой зависимости от времени функции напряжения на конденсаторе ЛС-цепи с напряжением делимого, преобразованного в виде функгде и, значение уровня напряжения делимого, т: - постоянная времени изменения напряжения U в зависимости от времени, которая равна постоянной дифференцирующей времени RC-цёпи, получим зависимость, соответствующую частному от деления напряжений, т.е. и/ , -t/r , te --U2,e Ои Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из генератора прямоугольных импульсов 1, ключей 2, 3, дифференцирующих RC-цепей. и 5 согласующего каскада 6, интегрирующей цепи 7, элемента сравнения 8, логического элемента И 9. Устройство работает следующим образом. Входные напряжения U и U., поступают на сигнальные входы соответствующих ключей, которые управляются симметричными импульсами генератора Т. Прямоугольное напряжение ключа поступает на вход дифференцирующей Я.С-цепи i, а прямоугольное напряжение ключа 2 поступает на вход дифференцирующей RC-цепи 5. Выходными сигналами дифференцирующих ЛС-цепей i и 5 являются напряжения, изменяющиеся во времени по экспоненциальному закону

где -постоянная времени цепей k, 5;

Т - период следования импульсов напряжения; vi 1,2,

3..., U).и и напряжения делимого

и делителя. Напряжение дифференцирующей RC-це пи k через согласующий каскад 6 поступает на вход интегрирующей цепи 7, с выхода которой снимается напряжение, изменяющееся во времени по следующему закону , .MT/r-trtT -Tfir -t-viT)Te -е cyte . j UxKre .2-c(.) ;ал 4-1)1 еслмит«-Ь5 . - ( -t/r UxJOelL гт.е 2г е s.) если )Jsts(M4-0, где К - коэффициент передачи согласу ющего каскада. Выходные напряжения дифференцирую щей RC-цепи 5 и интегрирующей цепи 7 соответственно поступают на соответствующие входы элемента сравнения 8. В результате сравнения этих напря жений с выхода элемента сравнения 8 снимается импульсное напряжение, передний фронт и срез импульсов которо во времени равны -Tlir 1 f. l -e-T

g-T/2r

Uv

-V

т

;рщт KUx

2.

Напряжение генератора 1 и элемента сравнения 8 подаются соответственно на первый и второй входы элемента И ; с выхода которой снимаются импульсы, длительность которых соответствует значению

Jv , Т е..e:

.1. - f + - - .... I -и,..

IV « V- м 1 . -T/rt, KUx 2. ifeДанный способ выгодно отличается от известного, так как позволяет- исключить погрешность интегрирования, обусловленную нелинейностью треугольного напряжения. Формула изобретения Способ деления напряжений, заключающийся в сравнении напряжений, в фиксации и выделении временного интервала от начала цикла до момента сравнения, причем длительность временного интервала пропорциональна отношению напряжений делимого и дели1геля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, одновременно преобразуют во времени по экспоненциальному .закону напряжение делителя и напряжение делимого, преобразованное по экспоненциальному закону напряжение делителя интегрируют, результат интегрирования сравнивают с преобразованным по экспоне нте напряжением делимого. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Герасименко В.П., Харченко P.P. Принципы построения аналоговых логарифмических преобразователей. Автометрия, 1966. № 6. 2.Жилинскас Р.-П.П. Измерители отношения, М., Советское радио, 1975. с. 68 (прототип).

Cf

tfx

(/I

M

ut.t