Вычислительное устройство для широтноимпульсных сигналов

Вычислительное устройство для широтноимпульсных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп763908 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву—

{22) Заявлено 02. 03. 78 (21) 2587514/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 15.09,80. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 180980

{51)M. Кп.

G G 7/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) УДК681.335 (088. 8) И. В.Герасимов, К. Г.Жуков, С. В. Костнчев и В. Н. Горбачев. (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известно вычислительное устройство для время-импульсных сигналов (1j содержащее формирующий и разделитель- 5 ный узлы импульсов, разрядное устройство, интегрирующий усилитель, триггер, генератор пилообразного напряжения, эмиттерный повторитель, ключевые элементы, запоминающий конден- 10 сатор, компаратор и электромагнитные линии задержки. Это устройство отличается сложностью и громоздкостью, невысокой точностью преобразования, обусловленной критичностью резуль- 15 тата преобразования к временной и температурной нестабильности постоянной времени интегрирующего усилителя, невозможность работы в следящем (непрерывном) режиме. 20

Наиболее близким техническим решением является вычислительное устройство для широтно-импульсных сигналов (21, содержащиее мост, образованный четырьмя импульсно-управляе- 25 ьыми резисторами, источник постоянного напряжения, подключенный между шиной нулевого потенциала и общим выводом первого и второго импульсно- управляемых резисторов, общий вывод

2 третьего и четвертого импульсноуправляемых резисторов подключен к шине нулевого потенциала, управляющие входы первого, второго и третьего ймпульсно-управляемых резисторов являются входами устройства, дифференциальный усилитель, первый и второй входы которого подключены соответственно к общему выводу первого и четвертого и .к общему выводу второго и третьего импульсно-управляемых резисторов и через первый и второй усреднялцие. конденсаторы — к шине нулевого потенциала, широтноимпульсный модулятор, вход которого подключен к выходу операционного усилителя, а выход соединен с управляющим входом четвертого импульсноуправляемого резистора, являющимся выходом устройства.

Недостатком такого устройства являются ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностЕй устройства за счет вычисления корня квадратного из разности постоянной величины и результата множительноделительной операции.

763908

Это достигается тем, что вычисли- ° тельное устройство для широтноимпульсных сигналов, содержащее мост, образованный четырьмя импульсно-управляемыми резисторами, каждый из которых выполнен на последовательно соединенных резисторе и ключе, источник постоянного напряжения, подключенный между шиной нулевого потенциала и общим выводом ключей первого и второго импульсно-управляемых резисторов, общий вывод ключей третьего и четвертого импульсно-управляемых .резисторов подключен к шине нулевого потенциала; управляющие входы ключей первого, второго и третьего импульсно-управляемых резисторов (5 являются входами устройства, дифференциальный операционный усилитель, первый и второй входы которого соединены через первый и второй.усредняющие конденсаторы с шиной нулево- 20 го потенциала и подключены соответственно к общему выводу резисторов первого и третьего импульсно-управляемых резисторов и к общему выводу резисторов второго и четвертого 25 импульсно-управляемых резисторов, широтно-импульсный модулятор, вход которого подключен к выходу дифференциального операционного усилителя, а выход — к управляющему входу четвертого импульсно-управляемого резистора, дополнительно содержит третий усредняющий конденсатор, цифровой инвертор и пятый импульсноуправляемый резистор, выводы которого подключены к шине нулевого потенциала, а управляющий вход — к выходу цифрового инвертора, являющегося выходом устройства, вход цифрового инвертора подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, третий 40 усредняющий конденсатор включен между общим выводом ключа и резистора пятого и общим выводом ключа и резистора четвертого импульсно-управляемых резисторов. 45

Блок-схема устройства приведена на чертеже. .Вычислительное устройство содержит первый, второй, третий и четвертый импульсно-управляемые реэис- 50 торы 1,2,3 и 4, источник постоянно.го напряжения 5, дифференциальный операционный усилитель б, первый и второй усредняющие конденсаторы

7,8,широтно-импульсный модулятор 9, цифровой инвертор 10, пятый импульсно-управляемый резистор 11, третий усредняющий конденсатор 12.

Устройство работает следующим образом.

На управляющие входы импульсно- 60 управляемых резисторов 1,2,3 поступают входные широтно-импульсные сигналы в виде периодически повторяющихся прямоугольных импульсов с относительными длительностями Я„ Э,Я (2) (3) где Š— напряжение источника 5, Я„ЯтЯ - проводимости резисторов, входящих в состав соответствующих импульсно-управляемых резисторов 1,2,3; постоянная составляющая тока, вытекающего иэ узловой точки

"а" через импульсно-управляемый резистор 4 в общую точку схемы.

Значение тока 1ц для установившегося режима работы схемы можно найти. из условия равенства..приращений количества электричества, приобретаемого конденсатоВ каждом иэ периодов Т работы ключ импульсно-управляемого резистора соответственно 1-4, 11 замкнут в течение времени и разомкнут в течение времени Т- ь . 1.роводимость импульсно-управляемого резистора в среднем пропорциональна относительной длительности управляющего широтноимпульсного сигнала. "Развязка" по переменному току импульсно-управляемых резисторов 1-4, 11 между. собой обеспечивается усредняющими конденсаторами 7,8,12. Благодаря им на входы дифференциального усилителя б

Ф поступают только постоянные составляющие напряжений в точках "а" и "б" (см.чертеж), а высшие гармоники подавляются.

Изменение относительных длительностей управляющих широтно-импульс-. ных сигналов приводит к пропорциональному изменению проводимостей импульсно-управляемых резисторов

1-3, что вызывает изменение постоянных составляющих напряжений в тбчках

"а" и "б". Разность этих напряжений через дифференциальный усилитель б воздействует на широтно-импульсный модулятор 9, который благодаря отрицательной обратной связи подбирает выходную величину схемы Q д так, чтобы мост оказался уравновешенным.

Известно, что условие равновесия моста состоит в следующем

Оо= Ц6, () где U,0у — постоянные составляющие напряжений, действующих в точках "а" и "б".

Учитывая пропорциональность сред- 3 него значения проводимости импульсноуправляемого резистора относительной длительности управляющего широтноимпульсного сигнала и идеальность дифференциального операционного усилителя постоянного тока, можно запи Е -Uð)41 1. à! сать (Е-й >а,е;-ОР„„8,, 0Е > или 9+@ 9

2 Ь Ъ

763908 записать

d 9„,„ьр= UP (T-1,,„) Ььа .где k const о„.в, 1-К—

6,1 ром 12 при заряде лЯ др, и теряемого им при разряде Q > в течение соответствующих интервалов широтноимпульсных сигналов, управляющих импульсно-управляемыми резисторами 4 и 11, на одном периоде коммутации их ключей.

В течение интервала времени Г ы (С вЂ” длительность прямоугольного импульса выходного широтно-импульсного сигнала, определяемого как 9 „Т где Т вЂ” период повторения широтноимпульсного сигнала, когда ключ импульсно-управляемого резистора 11 замкнут, а ключ импульсно-управляемого резистора 4 разомкнут, осуществляется заряд конденсатора 12, а в течение интервала времени (Т- ь ), когда упомянутые ключи изменяют свое состояние на противоположное, осуществляется разряд конденсатора

12. С учетом выполнения условия (С/G ) Т (С - емкость конденсатора

12, 6 — проводимость импульсно-управляемых резисторов 4 и 11), позволяющего пренебречь пульсациями напряжения на конденсаторе 12, в установившемся режиме работы схемы можно ьар= "а- Ю Ь., здесь U — постоянная составляющая с чапряжения на конденсаторе 12.

Из условия 42ъц =Ы определимар рнер

С а SbIZ К

Тогда ток, вытекающий иэ узла "а", изменяется во времени согласно зависимости (Uä uс)6, ripH KTCtа LKT+e при ICT+ L2 С(gag)g а

buIII

IL= О,1,2,„

Среднее за период Т зйачение тока (К+1)

1 4о равно 1а " Ià(t)dt= Оьg(1 9Ььв ()

КТ

C учетом выражения {4) и выражения ()j получим. (E-Ц ) а,э,=, (1-В „), U =E или д (g + (1т82 )

Ььм

Принимая во внимание условие (1) и ,выражения (3) и (S), можно записать

5„8 Qg 9g

).. Ф;Ф

Из этого уравнения нетрудно определить значение выходной величины

Применение предлагаемого вычислительного устройства для ШИС, обеспечивающего выполнение наряду с множительнб-делительной операцией операции вычитания и,извлечения корня квадратного за счет структурной характеристики устройства, позволяет получить экономический эффект как за счет уменьшения числа используемых

% в вычислительном устройстве комплек.тующих изделий, так и за счет упрощения технологии его изготовления и настройки при одновременном улучшении метрологических характеристик.

Формула изобретения

Вычислительное устройство для широтно-импульсных сигналов, содержащее мост, образованный четярьмя импульсно-управляемыми резисторами, каждый иэ которых выполнен на последовательно соединенных резисторе и ключе, источник постоянного напряжения, подключенный между шиной нулевого потенциала и общим выводом ключей первого и второго импульсноупранляемых резисторон,общий вывод ключей третьего и четвертого импульсно-управляемых резисторов подключен к шине нулевого потенциала, упранляющие входы ключей первого, второго и третьего импульсно-управляемых резисторов являются входами устройства. дифференциальный операционный усилитель, первый и второй входы которого соединены через первый и нторой усредняющие конденсаторы с шиной нулевого потенциала и подключены соответственно к общему выводу резисторов первого и третьего импульсно-управляемых резисторов и к общему выводу резисторов второго и четвертого импульсно-управляемых ре-. зисторов, широтно-импульсный модулятор, вход которого подключен к выходу дифференциального операционного усилителя, а выход — к управляющему входу четвертого импульсно-управляемого резистора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления корня квадратного из разности постоянной величины и результата множительно-делительной операции, оно содержит третий усредняющий конденсатор, цифровой иннертор и пятый импульсно-управляемый резистор, выводы которого подключены к шине нуленого потенциала, а управляющий вход — к выходу цифрового инвертора, являющегося выходом устройства, вход цифрового инвертора подключены к выходу широтно-импульсного модулято ра, третий усредняющий конденсатор включен между общим выводом ключа и резистора пятого и общим выводом

763908

Составитель Н.Балабошко

Редактор Н.Каменская Техред М.Рейвес Корректор И.ДемчикЗаказ 6285 43 . Тираж 7 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП"Патент,г.ужгород,ул.Проектная,4 ключа и резистора четвертЬго импульсно-управляемых резисторов.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1.Карпов P.Ã., Карпов Н.Р. Преобразование и математическая обработка широтно-импульсных сигналов, М., "Ма-.. шиностроение", 1977, с.78.

2.Авторское свидетельство СССР

М 260290, кл. G 06 G 7/16, 1970 (прототип).