Нелинейный преобразователь

Нелинейный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

09 90209

fc

9 ( " 6 .1 9 у ! Хор.

Юм,, Э т-2-: Ъ

Класс 42d, 40

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А. А. Фельдбаум

Н ЕЛ И Н ЕЙНЫЙ П РЕОБРЛЗОВАТЕЛ Ь

Заявлено 28 февраля 1950 г. за 1Ч2 413331 в Гостсхннну СССР

Известные нелинейные преобразователи, основанные на применении 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, 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 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 принцип устройства время-импульсного преобразователя. Напряжение U,, даваемое триггером Т, имеет прямо1 угольную форму и частоту -,— (здесь T — период, равный 1 —. 0,5.и свк).

Напряжение U,, 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 устройство аналогичной схемы, .но с отсчетом - от середины периода. Кроме того, имеется триггер Ть срабатывающий при отпускании триггера Т2 (т. е. когда кривая Ь2т2 делает скачок книзу) и отпускающий в момент появления импульса U . Напряжение U триггера Ti показано на фиг. 1, в. т1

Если к нелинейному преобразователю подходит напряжение f (-. ) периодическое, периода Т или 2T — люоой формы, то задача аппарата № 902б9 состоит 13 преооразовании функции f(. ) в f(x), т. е. в получении на

IIûõ0tIå напряжения, являющегося такой же 110 форме функцией входного напряжения х, что и функция f(-.). Пусть (— )(/ )) имеет форму, показанную а фиг. 1,г. 1-!а выходе необходимо получить значение f(-.); так как —.=С ., то выходное напряжение при этом будет f(x), т. е. функция от х будет иметь ту же форму, что и функция ) (/).

Придавая функции ) (/) различные формы, можно получать и различную форму функциональной зависимости f(x).

Аппарат работает следу!ощпм ооразом.

На выходе одного иa олоков имеется напряжение Ul (фпг. 1, д ), копирующее напряжение (— )(t)) вплоть до момента / --.. После этого

Ii10A1clITa IIa II p 1 KcIIH(Ul. << 3стывает» в ToilI положении, в каком его

33cT3 и мну;1 bc Uii 111!и1>я "кение UK BHQBK начинает KQIIHpoвать (— -)(!)) ли!иь то!да, когда триггер Т-..-рабатывает, т. с. и начале

3-го пер ioJ3. Эт!! же картиня повторяется зятем периоди lески.

Напряжение (/к проходит через электронный ключ на выход. Электронный ключ управлялся триггером Т и пропускает напряжение UK па выход лишь тогда, когда триггер Т сработал, т. е. в течение четных периодов. Выходное напряжение Ь „ы !юказано на фиг. 1, е. Очевидно, гго постоянная сост«вг!як1щая выходного напряжения пропорциональна ((-.), т. e. f(C ), Схема о.!ного из !гар!!антон предлагаемого устройства показана на фиг. 2. Триггер Т, управляется импульсом U,, поступающим извне (фиг. 1,6) и импульсом от три!чepa Т>. Последний управляется OT импульс-генератора U, »C показанного на схеме, При сраоатывании триггера Т, электронный клю 1, состоян(и1! из двух двойных диодов Л! и Лг, отпирается и как бы замыкает друг с другом точки А и В, в рез1 льтате че! О пя и ряж IIHc (— ) (t) ) попа тает lla сетку кятодного кясl(ада лампы Лз. Выходное напряжение к последнего через сопротивление RI и фильтр )(C передается на выход, если второй электронный ключ на двойныK диодах, 7. и Л.; заперт. В первом периоде этот ключ отперт, вследствие чего 1ютенциалы точек Д и В примерно одинаковы, т. е. выход схемы заземляется.

Ключ диодов 71, .72 отперт в первом периоде лишь до момента i когда триггер Т, отпускает и ключ Л!, Л2 запирается, Одновременно прекращается связь межд точками Л и 8, но так КаК к сетке лампы Лз приключен конденсатор С,, то напря1к ение на последнем в дальнейшем сохраняется, вследствие чего «застывает» и напряжение UK.

Во втором периоде срабатывает триггер Тг, лампы .7, 17(запираются и «застывшее» напряжение UK проходит на выход (фиг. 1,e). Недостатком этой схемы является утечка напряжения с конденсатора С! через диоды Лч Лг.

Усовершенствованная схема, изображенная на фиг. 3, в которой применено интегрирующее звено, построенное из усилителя К1, сопротивлений ) з, )(и емкости С, свободна от указанного недостатка. Однако наличие небольшой остаточной разности потенциалов между точками Д и В влияет на допо !нительное изменение выходной величины UK интегрирующего звена. Впрочем эту разность потенциалов можно, корректируя, сделать такой; что она будет почти полностью уравновешивать «сползание» заряда конденсатора С! и изменение U K почти прекратится.

«¹" 90269 из вариантов схемы предлагаемого устройства также с пригм интегрирующего звена изображен на фиг. 4. В первой части ,а лампы Л отперты триггером Т, и потенциалы точек Д н E npu-.I6 одинаковы. Следовательно, емкость С1 как бы шунтнрует сопроRI; двойного кaToxHO!o каскада pI1ona 7н Ио1 а ламп 17з, Л заперт, потенциал точки М устанавливается с помоиц,ю

U,. — 1(1) усилителя К2 на вход которого подано напряжение — — так, чтобы напряжение U„. автоматически приравнивалось к ) It), Ког 1а триггер Т1 отпускает, ключ ламп .i7s..7 отпирается, потенциал точки М становится равным потенциалу земли, но U, при этом не меняется, так как ключ лампы Л запирается и конденсатор С1 через сопротивление R оказывается вкл1оченным в схему интегрирующего звена с уси- 1ителе:1 К, н сопротивлением R . Примерно берутся такие соотношения Ri = Iл1егом, R = 20 11его1к Следовательно, напряжение UI, «застывает» и в четные периоды передается на выход схемь1, так как в Точение четных периодов ключ ламп .7.;, . 7c заперт н потенциал точки р определяется значением UI, Вариант схемы, служа1цей для получения любой требуемой функции fit), изображен нз фиг. 5.

Схема позволяет получить от одного устройства несколько ф)нк1lII11 f(t) одновременно и направить нх в различные преобразователи.

В основу схемы положена искусственная «длинная линия», состоян1ая из цепочки ин |уктивностей L» емкостей С. Все индуктивности одинаковы и выполняются в виде маленьких катушек с магнетитовыми сердечниками или секций одной катушки. Цепочка питается от генератора Г. К., даюшего напряжение прямоугольной формы периода 2Т.

Во 11iB 11апр11жени я бежит Bgo Ib цепоч1 и с конечной OIiopocTblo, ооратно пропорциональной) LÑ, поэтому напряжение в точках цепочки, так-. / жс являю1цееся прямоугольным, отстает от напряжения в начале ли нии на промежутки времени, пропорциональные номеру звена, считая от начала линии (фиг. 6,а,б,в). Обратная волна по линии не проходит, так как на выходе цепочки подключено характеристическое сопро/

L тивление Ro== —, . Каждая кат 111КВ может оыть снабжен я попо;Iни. тельной небольшой обмоткой М, связывающей индуктивно соседние звенья друг с другом, что повышает крутизну нарастания фронта импульса B цепочке. К звеньям цепочки подключены высокоомные потенциометры R,, %. При достаточно малом характеристическом сопротивлении цепочки можно подключить параллельно в каждом звене (или через одно звено) до 10 потенциометров. С потенциометров Rl снимаются напряжения, устанавливаемые движками, и через переключатели П подаются на суммирующие усилители К„и К2. На выходе устройства получается сумма напряжений, снятых с потенциометров (фиг. 6, г). Устанавливая рукоятки движков, можно получить любую желаемую функцию с тем большей точностью, чем больше число звеньев и движков. Ня 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 пенчатую функцию. Это достигается переключением соответствующего переключателя П, в положение «минус». Тогда напряжение с;1вижка потенциометра Р поступает на суммируlolllllll каскад К через проме№ 90269 жуточный инвертируюший каскад Кп, изменяющий знак на обратный и имеющий коэффициент усиления, равный

Выходной усилитель может быть не только сумми и интегрирующим, если переключить Пз с сопротивлени кость С. Тогда ступенчатая кривая (фиг. 6,г) будет про1 ходного напряжения. Сама же кривая выходного напряжен является значительно более пологой. Но ввиду неидеальн на самом деле ступенчатые кривые будут также иметь конечный наклон и закругления, вследствие чего действительная кривая, соответствующая кривой фиг. 6, будет значительно более пологой, чем та, которая изображена.

На фиг.5 изображена вторая группа потенциометров R, or которой через суммирующие звенья К и К, вторая функция г(/), отличная от / (/), также подается на свои выходные клеммы. С одной цепочки практически можно снять до 10 различных функций.

Вследствие заметного затухания в цепочке волна напряжения в конце ее может быть в несколько раз меньше, чем в начале. Если это нежелательно, то можно вставить на середине цепочки каскад усиления.

Предмет изобретения

1. Нелинейный преобразователь, основанный на применении время-импульсного метода, содержаший устройство для выработки функций 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 напряжения требуемой функции от входной величины.

2. Видоизменение нелинейного преобразователя по п. 1, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешностей, фиксирование напряжения во времени производится с помощью комбинации из усилителя и иитегрирующего звена.

3. Видоизменение нелинейного преобразова.геля по п. 1, о т л ич а ю Шее ся тем, что емкость, фиксирующая напряжение во времени в течение первой части периода, заряжается выходным напряжением двойного катсдного каскада, а во второй части периода совместно с усилителем образует схему интегрирующего звена.

4. Устройство для получения любой требуемой функции от времени для нелинейного преобразователя по п. 1, отл и ч а ющ ееся тем, что для формирования периодически повторяющихся напряжений требуемого вида применена искусственная линия с потенциометрами, подключенными к ее звеньям таким образом, что алгебраическая сумма снимаемых с ползунков потепциометров напряжений после прохождения суммирующего либо интегрирующего усилителя образует требуемую функцию.

5. Видоизменение устройства для получения любой требуемой функции от времени по п. 4, отл и ч а ющ е е с я тем, что для одновременного получения нескольких функций к каждому звену искус ственной линии присоединено несколько потенциометров по числу требующихся функций, а для устранения затухания в состав цепочки вводится один или несколько усилителей напряжения. № 90269

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Гр. 166

Редактор Т. Ф. Загребельная

Гор. Алатырь, типография ¹ 2 Министерства культуры Чувашской АССР.

Информационно-издательский отдел.

Объем 0,68 п. л. Заказ 1054.

Подп. к печ, 26/П-1960 г.

Тираж 250. Цена 1 руб.