Фазо-импульсный преобразователь

Фазо-импульсный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

т

< 1 664289-"--ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советское

Соцналнстнческнд

Республик (61} Дополнительное к авт. сеид-ву— (5!)М. Кл.2

Н 03 К 7/08

G 06 G 7/12 (22) Задвлеио 01.08,76 (2!) 2 388891/18-24 с присоединением заявки № — .

Государственнмй коммтет

СССР ао делам нзэбретеннй к вткрьлкй (23) Приоритет— (Я) УДК 681. 335 (088.8) Опубликовано 2505.79. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 2805.79 (72) Авторы

Изобретения л. и. цытович, B. Г. Маурер и Б. А. Петренко (I)) аявитель Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (54 ) ФАЗО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ!

Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в релейном режиме и может быть использовано в вычислительных машинах.

Одно из известных устройств, предназначенных для преобразования аналогового сигнала в последовательность импульсов, содержит интегратор, первый и второй релейные элементы (1) .

Это устройство характеризуется низкой точностью работы.

Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к !5 предложенному является фазо-импульсный преобразователь, содержащий интегратор, к выходу которого подключены входы первого и второго релейных элементов, выход первого релейного элемента через операторный резистор обратной связи соединен со входом интегратора, источники эталонного напряжения и управляющего сигнала, генератор высокочастотных колебаний f,2).

Это устройство также имеет сравнительно низкую точность вследствие . влияния на его работу входного тока интегратора, смещения зоны неоднозначности 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, выходы источников эталонного напряжения и управляющего сигнала соединены со вторым входом ампли-тудного модулятора, выходы первого и второго релейных элементов подключены ко входам выходного блока логи:ческой функции равнозначность .

Функциональная схема предложенного фазо-импульсного преобразователя приведена на фиг. 1, где обозначены интегратор 1, первый и второй релейные элементы 2 и 3, операторный резистор 4 обратной связи, генератор 5 высокочастотных колебаний, выходной

664289

2(! 22) ср ььх Т ьых g (5,-62)т„

2 блок 6 логической функции равнознач- ность, первый и второй дифференцирую щие элементы 7 и 8, амплитудный модулятор 9, источник 10 эталонного напряжения, источник 11 управляющего сигнала, выход 12 преобразователя.

На фиг . 2 и 3 приведены эпюры, по- 5

- ясняющие работу устройства.

Устройство работает следующим образом.

Интегратор 1, первый релейный элемент 2 и операторный резистор 4 обра-10 зуют автоколебательный контур. Выход" ное напряжение первого релейного элемента 2 через операторный резистор 4 обратной связи подается на вход интегратора 1 . 15

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. Изменение полярности напряжения обратной связи, подаваемого на вход интегратора 1, вызывает изменение его выходного напряжения и оно начинает изменяться в противоположнбм 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- 36 ким образом, выходное напряжение релейного элемента 2 представляет собой периодическое напряжение прямоугольной формы, импульсы которого имеют равные амплитуду и длительность . Сред-40 нее значение этого напряжения за период автоколебаний устанавливается . равным нулю.

Период автоколебаний равен

То 48 Т„ (1) 45 где  — величина порога переключения первого релейного элемента отнесенная к амплитуде его выходного напряжения;

Т„. — постоянная времени интегратора 1.

Выходное напряжение интегратора 1 пилообразной формы подается на вход второго релейного элемента 3 °

Предположим, что порог переключения f В второго релейного элемента

3 равенн нулю. В этом случае переключение второго релейного элемента 3 будет происходить при нулевом значении выходного напряжения интегратора

1 и со сдвигом во времени относитель- .60 ного выходного напряжения интегратора 1 на величину:, ь = В,Ти, (2)

Прямоугольные выходные напряжения первого и второго релейных элементов 65

2 и 3 подаются на входы выходного бло4 ка 6 логической функции равнознач- ность ь . При совпадении знаков выходным напряжений первого и второго релейных элементов 2 и 3 на выходе выходного блока 6 логической функции равнозначность формируется импульс положительной полярности, а при разных знаках укаэанных напряжений формируетс я импул ьс отрицат ел ьн ой пол ярн ости .

Высказанное поясняется фиг. 2, где и з ображ ены э пюры выходных напряжений интегратора 1 (U ), первого и второго релейных элемейтов 2 и 3 (U, и Щ и выходного блока 6 логической функции равнозначность .

Таким образом, при нулевом значении порога переключения В =0 второго

2 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 т В2 (фиг. 2в) фазовый сдвиг между выходйыми напряжениями первого и второго релейных элементов 2 и 3 уменьшается и становится равным: ха = (В -В ) ° т„.:(3)

В результате длительность положительного импульса выходного напряжения преобразователя увеличивается (фиг. 2г) до значения

tI (В +В2) ТИ ° (4)

Длительность отрицательного импульса выходного напряжения преобразователя Уменьшается до значения: 2 (5)

Среднее значение выходного напря- жения преобразователя за период: Из выражения (6) следует, что среднее значение выходного напряжения преобразователя пропорционально величине порога переключения, второго релейного элемента 3.

Предположим, что под воздействием тока л 1 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: (BI+B2)T, 1 р (7) бб 4289

При подаче на вход второго рЕлейного элемента 3 прямоугольных импульсов с выхода генератора 5 высокочас- -тотных колебаний происходит модуляция порогов переключения второго релейного элемента 3. Так как сигнал с выхо5 да генератора 5 высокочастотных колебаний имеет частоту значительно выше частоты автоколебаний контура из интегратора 1, первого релейного эле-. мента 2 н операторного резистора 4 обратной связи, то происходит уменьшение зоны неоднозначности 2В„ второго релейного элемента 3 до величины 2 В2 (фиг. 4а), и моменты переключения второго релейного элемента 3 будут определяться порогом А °

Ксли 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).

С4 — (О) ()3 В )Т„

4 (++p

)О

Таким образом и в этом случае среднее значение выходного напряжения преобразователя неизменно и пропорционально величине порога срабатывания второго релейного элемента 3.

Предположим, что произошло смещение зон неоднозначности нервого и второго релейных элементов 2 и 3 отсительно нулевого уровня. В этом 25 случае достаточно рассмотреть смещение зоны неоднозначности только од- ного, например, второго релейного элемента 3 (+В на фиг. Зв), на ве личину ьВ относительно порогов пере- 30 ключения первого релейного элемента 2.

Положим, что В =B>, а порог - В .совпадает нулевым уровнем. Тогда длительность импульсов выходного 35 напряжения преобразователя (фиг. Зг) (В +4В ) . Т,, (12) (13)

Среднее значение выходного напряжения преобразователя (фиг. Зг):

,,— р Ь

v =u =v — - (и) ср выл т ьых 3

4 где Т, =4В Т,„-. период.

Такйм образом, смещение зоны не- 45 однозначности любого из релейных элементов не влияет на точность работы преобразователя.

При нулевом значении выходного сигнала. источника 11 управляющего 50 сигнала, на входы амплитудного модулятора 9 подается; напряжение с выхода источника 10 эталонного напряжения и через первый дифференцирую щий элемент 7 сигнал с выхода генератора 5 высокочастотных колебаний.

АмпЛитуда выходных импульсов амплитуДного модулятора определяется величиной напряжения источника 10 эталонного напряжения, а длительность, соответствует периоду сигнала генератора 5 высокочастотных колебаний.

Таким образом, при нулевом управляющем сигнале на вход второго релейного элемента 3 поступает переменный сигнал максимальной амплитуды.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент COIA Р 3757099, кл 235-194, 1973.

2 ° Авторское свидетельство СССР Ф 523525, кл, Н 03 К 7/08, 1975.

В выражениях (7) - (10) p - относительная величина среднего значения смещения нуля выходного напряжения преобразователя вследствие тока ь 1 интегратора 1.

Среднее значение выходного напряженияя преобразователя (фиг. 36) +1 а

v .и -з — — — =u — М ср алых т ьы в о 1

4В ти гд т = — - —"

О (@2 °

Фазо-импульсный преобразователь, 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 соединенные последовательно первый дйфференцирующий элемент, амплитудный модулятор, второй дифференцирующий элемент, выход которого подключен ко входу второго релейного элемента, выход генератора высокочастотных .колебаний соединен "o входом первого дифферейцирующего элемента, выходы источников эталонного напряжения и управляющего сигнала соединены со вторым входом амплитудного модулятора, выходы первого и второго релей ных элементов подключены ко входам выходного блока логической функции равнозначность .