Устройство для умножения модулированных по длительности импульсов на аналоговый сигнал

Своз Соеетсинсчнюепеттесяубещ ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВМДИТИВСТВМ(61) Додоляятельяое к авт, свод-ву Щ Заявлено 10,10,75 (21) 2180441724 Об 6 7/16 инением заявяя Ю Гасуйарстюнвй аящт Фата Мевтава ФЮ 69 Дамм Вмбймю 9 и вткрытай, Похваленски еиФ Ленина авиационный институтим. Серго Орджоникидзе овс(54) УСТВЭЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ МОДУЛИРОВАННПО ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ НА АНАЛОГОВЫЙСИГНАЛ ие относится к вычожет быть использо емя-имп льсиых итеиькойо в четынож нтельо,од св торой ходом Изобретентехнике и м ванрехквадратных вр у мных устройствах,Известно время-импульсное множительное устройство, содержащее онерационнывусилители, ключевые схемы, релейный элемент и генератор пилообразного напряжениКонструкция этого устройства достаточногромоздка, требует дополнительного источника напряжении, а дрейф нуля двухпоследовательно соединенных операционнусилителей и неизбежные при реализации ошибки в коэффициентах усилениянх снижают точность устройства Ц,Известно также множительное устройств содержащее операционный усилитель, инвертируюший вход которого через резнсто соединен с неинвертируюшим входом, ключ вход которого соединен с шиной одного и двух перемножаемых сигналов, первый вых язан с анной, нулевого потенциала в вьгход соединен с неинвертируюшим в , а анна второго перемножаемого сигнала соединена с инвертируюшнм вхусилителя 2,Однако н. этом устройстве изза наличия резистора, связывавлцего неинвертируюший и инвертируюший.входы усилителя,нри замыкании ключа происходит изменениевходного сопротивления усилителя, Это приводит к появлению навыходе усилителя 1дополнительного напряжения, являющегося вданном случае погрешностью перемножения.За счет этого снижается точность множнгельного устройства, Попытка уменьшитьэту погрешность приводит к уменьшениюсощотивления резистора, объединяющеговходы усилители, что вызывает при замкнутом ключа существенное снижение входногосопротивления усилителя,Прототипом предлагаемого изобретенияявляется устройство для умножения модулированных по длительности импульсов нааналоговый сигнал, содержащее операционный усилитель с фильтром в пепи отрицательной обратной связи и переключатель,управляющий и первый информационный входы которогоявляютсясоответственно им3нульсным и аналоговым входами устройства,а выход подключен через первый масштабный резистор к инвертируюшему входу операционного усилителя, подсоединенного неинвентируюшим входом через первый компен.сирующий резистор к шине нулевого потенциала 3, Введение второго операционногоусилителя для инвертирования аналоговогосигнала и второго переключателя, необходимых для работы этого устройства, излишне усложняет. схему устройства,Целью настоящего изобретения являетсяупрощение устройства для умножения модулированных по длительности импульсовна аналоговый сигнал, 1 бДля этого устройство содержит второйкомпенсирующий резистор, который включенмежду выходом переключателя и шиной нулевого потенциала, и второй масштабныйрезистор, включенный между неинвертируюШим входом операционного усилителя и первым информационным входом переключателя,второй информационный Вход которого соединен с инвертируюшим входом ьперационного усилителя, МСушность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальнаяэлектрическая схема устройства, Схемаустройства содержит переключатель 1 соднимуправляющим и двумя информационными входами, операционный усилитель 2 сфильтром 3 в цепи отрицательной обратнойсвязи и масштабные резисторы 4, 5 и компенсирующие резисторы 6 и 7.Информационный вход переключателя 1, %нормально-замкнутый с его выходом, обьединен с инвертируюшим входом операционного усилителя 2; имеющего фильтр 3 вцепи отрицательной обратной связи и резистором 4, другой вывод которого соединен ,40с выходом переключателя 1 и .резистором6,. Информационный вход переключателя 1нормально-разомкнутый с его выходом, через резистор 5 подключен к неинвертируюшему входу усилителя 2 и к:резистору 7, 45Свободные выводы резисторов 6 и 7 объединены с шиной . нулевого потенциала,управляющий вход переключателя 1 являетсяимпульсным входом, а общая точка информационного входа переключателя 1 и реэис- ф 0тора 5 является аналоговым входом устройства,Устройство работает следующим образом,Поступающая на унравляюший вход пе 55реключателя 1 непрерывная серия модулированных цо длительности импульсов с коэффициентом заполнения., Ещ)8 1 Р) 6 (3)й 7имеющий место в течение времениВ случае отрицательного импульса науправляющем входе переключателя 1 работаустройства подчиняется в течение времениф.системе .уравнений,Ъых в Х(р) ер)-еоткуда коэффициент передачи К 2 по напряжению усилителя 2 определяется в виде Я ср)зых яК. (р) ": - . - т ц6(р) 4 + е3где % 4 - сопротивление резистора 4,4 где 1 - длнзельность положительных импульсов Т=(11 ффпериод повторения импульсов- длительность отрицательных им пульсов, уцравдяет работой переключателя 1, Для определенности положим, что при положительном импульсе на управляющем входе переключателе 1 его информационный вход, нормально-замкнутый с выходом, ос тается в этом положении на времяа в случае отрицательного импульса другой информационный вход соединяется с выходом переключателя 1 на время я, В положении переключателя 1, показанном на чертеже, работа устройства описывается уравнениями вида, ВЫХ-- =о,Х(р) 35 е(р)-е+ е+ 12)жО6б 6 где О Х- напряжение на выходе усили- ВЫХтеля 2; 6(р) - аналоговый перемножаемый сигнал (изображение по Лапласу);и + 6, 6 - потенциалы инвентнруюшего и неинвентнруюшего входов усилителя 2; Е(р) - сопротивление фильтра 3 в операторной форме записи р р р - сопротивления резисторов 5, Е 2 6 р6 и 7 соответственно,Система управлений (2) позволяет определить коэффициент передачи К по напряжению усилителя 25Потребуем, чтобы в случае резистнвной отрицательной обратной связи усилителя 2 / 2 (р)% Я I его козффщкенты передачи К 1 и К, определяемые в виде (3), (8) отличалнсь только знаками, имея одинаковье численные значения, Нетрудно показать, что данное требование выполняется при различных сочетаниях номинальных значений резисторов 4, 5, 6 и 7, удовлетворяющих условию % 215 й М, (6) или, при Щ, =3 . условию Я . 2 Ш %(7) В -й- - 15 3 В этом случае для К и К справедливы следующие выраженияа - :+к, (6)А-Ф Ка а К(Й4-1 М 625 где сСЪТвким образом, при выполнении условия (6) кли условия (7) напряженке нв выходе усилителя 2 с резистивной обратной связью зо является знакочередующимся повторением аналогбвого сигнала й ( 6 ) с весовым коэффициентом К, Среднее значенке этого напряжения, являющееся сигналом устройства, равное 35Т и ф "е(г)ас=.К ейн 2-), (о)Г зь 1 х т 1о в случаер(О,ь+ьИ)1 пропорционально О произведению аналогового сигнала В ( Ф ) и вариации скважности д ; ( 1 ) модулированных по цдительности импульсов, Оно легко может бьгть выделено с помощью низкочастотного фильтра 3, введенного в цепь отрк 45 дательной обрвтйой связи операционного усилителя 2, Например, при реализации фильтра 3 в виде параллельного соединения ре.зистора с сопротивлением Й и конден"Ф сатора емкостью С, амплитудно-частотная характеристика А ( ю ) устройства, имеющая в этом случае видТ (В +42Т,ф + )Д.- (Т )+гце Т "ЗЪ, при надлежащем выборе й, Тперйода Т повторения импульсов обеспечивает выделение полезного сигнала вида (10).Форму ла изобретенияУстройство для умножения модулированных по длительности импульсов на аналоговый сигнал, содержащее операционный усилитель с фильтром и цепи отрицательнойобратной связи и переключатель, управляющий и первый информационный входы которого являются соответственно импульсными аналоговым входами устройства, а вьходподключен через первый масштабньй резистор к кнвертирующему входу операцианногоусйлктеля, подсоединенного пеннверткрующнмвходом через первый компенсирующий резистор к шине нулевого потенциала, о т л ич в ю щ е е с я тем,что, с целью упрощения устройства, оно содержит второй компенсирующий резистор, который включенмежду выходом переключателя и шиной нулевого потенциала, и второй масштабныйрезистор, включенный между неинвентируюшкм входом операционного усилителя ипервым информационным входом переключателя, второй информационный вход которогосоединен с инвентирующим вхоцом операционного усилителя,Источнкки инФормации, принятые во внимание при экспертизе;1, Авторское свидетельство СССРМ 155828, кл, 6 06 Я 7716, 1963,., 2, Авторское свидетельство СССРМ 428397, кл, б 06 (м 7/16, 1974,3, Справочник фВычисдитедьная техникаф,под ред. Г. Хаски и Г, Кориа, М,-Л Энергия, 1964, т. 1, с. 567, рис, 7-1-6 а,601702 е(у) Составитель И, ШелиповаРедактор Л. Бабич Техреду,Н, Андрейчук Корректор Н. Япемирская Филиал ППП фПчтент, г, Ужгород, ул Проектнаи, 4 Закяэ 1656/8 Тираж 826 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5