Времяимпульсное множительное устройство

.Г.Горелик, Ю,А.ПаЭ.А.Иванов, В,Д.Яу ство СССР61, 1979.ство СССР161, 1981,ОЕ МНОЖИТЕЛ ится к аналоговой е, предназначено формации и может ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относвычислительной технидля преобразования ин 2 быть использовано в измерительных преобразователях различного назначения, в частности в устройствах измерения мощности. Цель изобретения - повышение точности работы устройства, Устройство содержит первый и второй инверторы 1, 6, первый и второй амплитудно-импульсные модуляторы 2, 7, первый и второй широтно-импульсные модуляторы 3, 8, генератор 4 напряжения треугольной формы, источник 5 опорного напряжения, усредняющий фильтр 9, ключ 10, суммирующий интегратор 11, триггер 12, генератор 13 опорной частоты. За счет введения блоков 1, 4, 6, 7, 8, 9 обеспечивается независимость значения выходной частоты триггера 12 от значения опорного напряжения широтно-импульсного модуля-3 тора 3. 2 ил,Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике, предназначенодля преобразования информации и можетбыть использовано в измерительных преобразователях различного назначения, в частности в устройствах измерения мощности.Целью изобретения является повышение точности работы устройства.На фиг. 1 изображена функциональнаясхема времяимпульсного множительногоустройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Времяимпульсное множительное устройство (фиг. 1) содержит первый инвертор1, первый амплитудно-импульсный модулятор 2, первый широтно-импульсный модулятор 3, генератор 4 напряжения треугольнойформы, источник 5 опорного напряжения,второй инвертор 6, второй амплитудно-импульсный модулятор 7, второй широтно-импульсный модулятор 8, усредняющийфильтр 9, ключ 10, суммирующий интегратор 11, О-триггер 12, генератор 13 опорнойчастоты.На фиг, 2 обозначены: 01 - напряжение,пропорциональное первому сигналу-,сомножителю; 02 - напряжение, пропорциональное второму сигналу-сомножителю; Оз -напряжение треугольной формы с выходагенератора 4; 04 - напряжение на выходепервого широтно-импульсного модулятора3; 05 - напряжение на выходе первого амплитудно-импульсного модулятора 2; 06 - напряжение, пропорциональное среднему, значению напряжения на выходе амплитудно-импульсного модулятора 2; Оои - напряжение на выходе генератора 13 опорнойчастоты; 07 - напряжение на выходе усредняющего фильтра 9; Ов - напряжение навыходе интегратора 11; 09- напряжение навыходе О-триггера 12; Оп - пороговое напряжениее срабатывания О-триггера.Устройство работает следующим образом.Первый сомножитель в виде напряжения 01(фиг. 2 а) поступает на информационный вход первого широтно-импульсногомодулятора 3, а второй сомножитель в виденапряжения 02 - на информационные входы первого амплитудно-импульсного модулятора 2,На вход опорного напряжения широтно-импупьсного модулятора 3 поступаетопорное напряжение Оз(фиг. 2 а) треугольной формы с выхода генератора 4. На выходе широтно-импульсного модулятора 3формируется широтно-модулированное напряжение 04 (фиг. 2 б) с постоянной амплитудой и длительностью импульсов, пропорциональной напряжению 01. Полагая, что напряжение 01 не успеваетсущественно измениться эа время г 1 и тг,поскольку частота Ь генератора 4 неизменна и выбирается значительно выше частоты5 изменения напряжения 01, получим функцию преобразования в видет 1 - тг 01(11-12) прямо пропорционален напря;ению15 01 обеих полярностей, причем в выражениифункции преобразования стабильность коэффициента преобразования определяетсялишь стабильностью амплитуды напрлж:,- ния треугольной формы,Далее импульсы 04 поступают на управляющий вход первого амплитудно-импульсного модулятора 2, На выходе амплитудноимпульсного модулятора 2 формируется напряжение 05(фиг,2 в) в виде раэнополярных25 импульсов, длительность которых определяется длительностью импульсов 04, а вершины по уровню и форме - модулирующимнапряжением Ог.Полагая, что напряжение 02 не успевает30 существенно измениться за время 11 и тг,получим, что среднее за интервал (11+ и)напряжение на выходе амплитудно-импуль. свого модулятора 2 определяется выражениемо тг6= 2 т 1+12 2 тС +1(3)и пропорционально произведению напряжЕний 01 И 02:01 Ог(4)АП 1т.еточность перемножения входн ых сигналов 01 и 02 зависит от нестабильности амплитуды треугольного напряжения, котораяособенно ощутима при преобразованияхнапряжений малого уровня.Широтно- и амплитудно-модулированное напряжение 05 поступает на первыйвход. суммирующего интегратора 11, охваченного импульсной обратной связью.Импульсная обратная связь в интеграторе 11 осуществляется через О-триггер 12,Напряжение 05 имеет вид коротких разнополярных импульсов, но его среднее значение меняется относительно медленно,поэтому преобразованию подвергается постоянная составляющая импульсного сигнала 05, определяемая выражением (4), а его(7) быстрые изменения усредняются за счет интегрирующих свойств интегратора 11.Под действием напряжения 06 Выходное напряжение интегратора 11 нарастает (фиг. 2 ж). После превышения напряжением Оя на информационном входе триггера порога срабатывания Оп по атому входу по ближайшему переднему фронту импульса, выдаваемого генератором 13 опорной частоты, триггер 12 переключается и на выходе (фиг. 2 з) появляется сигнал логической единицы, под действием которого ключ 10 замыкается, подключая к второму входу интегратора 11 напряжение 07 с выхода усредняющего фильтра 9, противоположное по знаку напряжению 06, Напряжение на выходе интегратора 08 уменьшается. По окончании периода тактового генеоатора триггер 12 возвращается в исходное состояние, т.е. при поступлении следующего импульса 0-триггер 12 перебрасывается в нулевое состояние и ключ 10 размыкается,Рассмотренный цикл периодически повторяется.Считая средний за период преобразования ток интегратора 11 равным нулю, получим06 Твых 07 То(5)т г или01 02Твых = 07 То, (6) откуда следует, что01 Огвых д О 01п 7где т - постоянная времени интегратора 11;1 о и То - выходная частота и период сигнала генератора 13 опорной частоты;живых и Твых - выходная частота и период сигнала О-триггера 12.Используя длч вывода выражения для напряжения 07 с выхода усредняющего фильтра 9 те же соотношения, что и при выводе напряжения 06, получимОо07= - , 0)Лв,где Оо - значение опорного напряжения источника 5.Широтно- и амплитудно-модулированный сигнал с выхода второго амплитудно- импульсного модулятора 7 с постоянной амплитудой, равной значению опорного напряжения Оо, и длительностью, определяемой нестабильностью амплитуды напряжения треугольной формы, поступает на вход усредняющего фильтра 9, на выходе которого обрззу тся непрерывный сигнал в виде напряжения О 7(фиг, 2 е). 20 25 30 35 40 45 50 55 С учетом выражен. яуравнение (7)можно записать в виде01 ОгГ 9)2Оо т,е, выходная частота Р-триггера 12 пропорциональна произведению входнь х напряжений и не зависиг от амплитуды опорного напряжения треугольной формы, что обеспечивает возможность пслу ения высокой точности преобразования за счет исключения составляющей ошибки, связанной с нестабильностьо амплитуды напряжения треугольной формы,Формула изобретения Времяимпульсное множительное устройство, содержащее источник опорного напряжения, первый широтно-импульсный модулятор, информационный вход которого является входом первого сомножителя устройства, а выход соединен с управляющим входом первого амплитудно-импульсного модулятора, первый информационный вход которого является входом второго сомножителя устройства, а выход первого амплитудно-импульсного модулятора подключен к первому входу сул 1 мируэщего интегратора, Выход которого соединен с информационным входом О-триггера, выход которого является выходом устройства и подключен к управляющему входу ключа, Выход которого соединен с вторым входом сумл 1 ирующего интегратора, тактовый вхсд О-триггера подключен к выходу генератора спорной частоты, отл и,а ю щеес я тем, что, с целью повышения точности рабаты устройства, в него введены первый и второй инверторы, генеоатор напряжения треугольной формы, второй амплитудно-импульсный модулятор, второй широтно-импульсный модулятор и усредняющий фильтр. причем вход второго сомножителя устройства через пеовый инвертор соединен с вторым информационным входом первого амплитудно-импульсного модулятора, выход источника опорного напряжения подключен к первому информационному входу второго амплитудно- импульсного модулятора, к информационному входу второго широтно-импульсного модулятора и через второй инвертор - к второму информационному входу второго амплитудно-импульсного модулятора, выход которого чеоез усредняющий фильтр подключен к информационному входу ключа, выход второго широтно-импульсного модулятора соединен с управляющим входом второго амплитудно-импульсного модулято1642481 8. оставитель В.Алекперовехред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Реда А. Маковская аказ 1149 Тираж 398 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ра, выход генератора напряжения треугольной формы подключен к входам опорного напряжения первого и второго широтно-импульсных модуляторов,