Мостовое множительно-делительное устройство для широтномодулированных величин

ЗО ВТОРСКО 1) Дополните Заявлено 1105рисоединением юцйвфвтввююма юввютвтВвввтю Мюаавтювв ЭЮюв авююа авв 4 рвтваюйа ютюрмтай(72) Авторы изобретени Е.П.Угрюмо ераси Ленинградский ордена Ленина электротехнически институт им. В.И.Ульянова (Ленина) 1) Заавител 54) МОСТОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ШИРОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ВЕЛИЧИН широ Одна полн стаб жени ЭО Изобретение относится к области аналоговой и комбинированной вычислительной техники и может быть применено в информационно-вычислительнЬх и уПравляющих системах, обрабатывающих широтно-импульсную информацию, а также в ряде других систем.Известны устройства для обработкитно-модулированных величин (1,21.ко эти устройства для точного вы ения операции умножения требуют илизированного опорного напряНаиболее близким техническим решением к изобретению является мостовое мнсжительно-делительное устройство для широтно-модулированных величин, содержащее уравновешенный мост в плечи которого включены последовательно соединенные однополюсный ключ и постоянный резистор. Управляющие входы ключей первого, второго и треть его плеч моста являются входами устройства. Первая вершина моста подключена к источнику опорного напряжения, вторая и четвертая вершины мост через сглаживающий конденсатор, а третья непосредственно соединены с шиной нулевого потенциала. Вторая и четвертая вершины подключены ко ходам дифференциального усилителя, вы-ход которого через широтно-импульсный модулятор подключен к выходу устройства и управляющему входу ключачетвертого плеча моста.Недостатками этого устройства являются невозможность получения третьей степени результата множительноделительной операции и невысокая точность.Целью изобретения является устра"нение этих недостатков.Поставленная цель достигается тем,что в предложенном устройстве междувторой и третьей вершинами моставключены резистор и цепочка, состоящая из двух последовательно соединенных резисторов и однополюсного ключа,управляющий вход которого соединен свыходом широтно-импульсного модулятора. Общий вывод резисторов черезсглаживающий конденсатор соединен собщей шиной устройства,На чертеже дана схема устройства.Устройство содержит уравновешенный мост, в плечи которого включеныимпульсно-управляеьаяе резисторы 1-4,состоящие из последовательно соединенных однополюсного ключа и постоянного резистора, источник опорного напряжения 5, сглаживающие конденсаторы 6-8, диФФеренциальный усилитель 9, широтно-импульсный модулятор 10 и дополнительную цепочку, состоящую иэ двух последовательно соединенных резисторов 11, 12 и однополюсного ключа 13, и резистор 14Предлагаемое устройство позволяет вырабатывать широтно-модулированный сигнал (ШИМ-сигнал) с относительной длительностью 85 ь РавнойОагде В 1, 6 и Оэ - относительные длительности входных ШИМ-сигналов.Принцип расширения класса решаемых задач устройства и повышения точности выполнения им множительно-делительной операции состоит в следующем.Можно показать, что для функцииу Ух (2)справедливо приближение с приведенной погрешностью, не превышающей 0,15 вида= 6 4 0,86220 + 0,25752 Хва,аа т аа(Э)где О, 1 с Х 4 1,Если предположить, что Х = 8 (,6 -относительная длительность ШИМ-сигнала), а 9= КОЕГО) 6(8)- среднее значение проводимости двухполюсника,К - коэффициент пропорциональностито нетрудно записать для выражения(3) моделирующее .выражение в видеО(8) ф Оа 2691+ 0,25750+Оа 59288+0,219 Вгде К=1.Из этого выражения видно, что двухполюсник, среднее значение проводи мости которого удовлетворяет условию (4), состоит иэ трех параллельно включенных двухполюсников; резистора,импульсно-управляемой проводимости и последовательно соединенных рези- Ю стора и импульсно-управляемой. проводимости. Последнее определяет состав четвертого плеча моста. Посколькустатическая функциональная характеристика уравновешенного моста имеет Я видт щ и щ ггде 6 6 и, с,н, и Ьч - средние значения проводимостей соответственно первого, второго, третьего и четвертого плеч моста,тс с учетом выражения (4) и линейной зависимости средних значений проводимостей первого, второго и третьего плеч моста от управляющих ШИМ-сигналов получим уравнение баланса мостовой схеьы81 Вз = 810,269%+0,2575 8 Фа, аа аа --- а-аЕаа ааВ,+О,И 98Отсюда непосредственно следует, что( авд )2т,е. действительно воспроизводится зависимость вида (1), если назначить параметры схемы по соотношениям 51 = Ь = а эЛ.: 0 269 а 1 в -=0 5928 р - -0 2575 аО= 2,57 б,где С.,Ьт Ьз и С а, - проводимости резисторов 1-4;О э и Св-проводимости резисторов 14, 11Ь 7 - проводимость резистора 12. Устройство работает следующим образом.На управляющие входы резисторов 1-3 поступают входные ШИМ-сигналы с относительными длительностями 81,8 и 85 . Выходной ШИМ-сигнал с относительной длительностью 95 ь, УпРавлЯет резисторами 4 и 12 в четвертом плече моста. При достаточно большой емкости конденсаторов 6-8 обеспечивается развязка плеч моста и резистора 11 с последовательно соединенными резистором 12 и ключом 13, что дает воэможность считать средние значения импульсно-управляемых резисторов пропорциональными относительным длительностям управляющих ШИМ-сигналов. При этом изменение длительностей управляющих ШИМ-,сигналов приводит к пропорциональномуизменению проводимостей первого, второго."Ж третьего плеч моста, что вызывает Иэменение потенциалов по постоянному току в точках подключения конденсаторов 7 и 6. Дифференциальный оПерационный усилитель постоянного тока, включенный в диагональ моста, выделяет и усиливает разность потенциалов на этих конденсаторах. В другую диагональ моста включен источник опорного напряжения 5. Выходное напряжение усилителя с помощью, модулятора 10 преобразуется в ШИМ - сигнал с относительной длительностью 8 В, , который поступает на управляющие входы ключей управляемого резистора 4, ключа 13 четвертого плеча моста, обеспечивая автоматическое сведение его баланса, т,е. выравнивание постоянных составляющих потенциалов на входах усили579627 Формула изобретения фЮап Составитель Л.Сникдикова едахта Л.утехнна Тех Н, Андреачух Ко Нектар Е.дал7/46Госу дар спо3035 Нее 818 го комитета изобретений - 35 Ра ск ПодписноеМинистров ССтийд, 4/5 Заказ 4 ЦНИИира енн овет отк наб а илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,т . я 9. Таким образом, в установившемся состоянии схемы уравниваетсябаланс моста (5), а значение выходной величины подчиняется уравнению(1) . Мостовое множительно-делител ьное устройство для широтно-модулированных величин, содержащее уравновешенный мост, в плечи которого включены последовательно соединенные однополюсный ключ и постоянный резистор, управляющие входы ключей первого, второго и третьего плеч моста являются входами устройства, первая вершина моста подключена к источнику опорного напряжения, вторая и четвертая вершины моста через сглаживающий конденсатор, а третья непосредственно соединены с шиной нулевого потенциала, вторая и четвертая вершины подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого через широтно-импульсный модулятор подключен к выходу устройстваи управляющему входу ключа четвертого плеча моста, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства ирасширения класса решаемых задач,между второй и третьей вершинами моста включены резистор и цепочка, сос тоящая иэ двух последовательно соединенных резисторов и однополюсногоключа, управляющий вход которого соединен с выходсм широтно-импульсногомодулятора, а общий вывод резисторовчерез сглаживающий конденсатор соединен с общей шиной устройства.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе 1. Смолов В.Б., Угрюмов Е.П. Вре мя-импульсные вычислительные устройства. Л., Энергия, 1968 .2, Авторское свидетельство СССР9 260290, кл. (3 06 В 7/161, 1968,