Время-импульсное множительное устройство

Союз Соеетскня Соцналнстнческнк Республик(1 М Ц 2 С 06 С 7/161 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В.У. Кизилов Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И, Ленина(54) ВРЕМЯ в ИМПУЛЬСН МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, к измерительным элементам устройств преобразования информации и управления.Широко известны время-импульсные множительные устройства, состоящие из широтно-импульсного модулятора (ШИМ) и амплитудного модулятора (АМ) 11 и 21 . В таких множительных уст.ройствах ШИМ обычно состоит из интегратора и неинвертирующего компаратора, а амплитудный модулятор строится на компенсированных транзисторных ключах.15Основным недостатком множительных устройств с ШИМ и АМ является сложность управления ключами АМ,что приводит к многочисленным конкретным решениям 111 . 20Наиболее близок к предлагаемому устройству время-импульсный умножитель 131, содержащий операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен интег рирующий конденсатор, компаратор, выход которого через масштабный резистор подключен к первой обкладке .интегрирующего конденсатора, и источники перемножаемых сигнало )О Несмотря на то, что развитие интегральной технологии позволило выполнить ШИМ на двух стандартных операционных усилителях (Оу),схема умножителя в целом,остается достаточно сложной, что во многих случаях неприемлемо.Целью изобретения является упрощение схемы множительного устройства при ограниченных требованиях к точности.Поставленная цель достигается тем, что в известное время-импульсное множительное устройство, содержащее операционный усилитель,инвертирующий вход которого подключен к первой обкладке интегрирующего конденсатора, компаратор, выход которого через первый мааатабный резистор.подключен к первой обкладке интегрирующего конденсатора, и источники перемножаемых сигналов, один из которых подключен через второй масштабный резистор к инвертирующему входу операционного усилителя, введен выпрямительный мост, включенный между выходом операционного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора, в диагональ выпоямительного моста включены последовательно соединенные стабилитрони другой источник перемножаемых сигналов, вход компаратора соединенсо второй обкладкой интегрирующегоконденсатора, выход операционногоусилителя является выходом устройства.Принципиальная схема время-импульсного множительного устройства представлена на фиг,1, Кривые, поясняющие работу множительного устройства,приведены на фиг,2.Время-импульсное множительное устройство содержит операционный усилитель 1, источник перемножаемого сигнала 2,интегрирующий конденса. - тор 3, первый масштабный резистор 4, второй масштабный резистор 5, компаратор б, "состоящий из масштабных резисторов 7 и 8 и операционного усилителя 9, выпрямительный мост на диодах 10-13, стабилитрон 14, другой источник перемножаемого сигнала 15,Сущность изобретения состоит в том, что одновременно с переключением компаратора изменяется направление тока в интегрирующем конденсаторе 3, а следовательно, и вы- ходного тока операционного усилителя 1, что и предложено использовать для коммутации выпрямительного моста и соответствующего смещения потенциала на выходе операционного усилителя 1, куда подключена нагрузка.В предложенном устройстве отсутствует необходимость в амплитудном модуляторе на выходе компаратора, и среднее значение напряжения выхода не зависит от сопротивления нагрузки.Устройство работает следующим образом, При положительном напряжении на выходе компаратора и указанной полярности источника 15 интегрирующий конденсатор 3 перезаряжается током, равным сумме токов на резисторах 4 и 5, если предположить, что ток выхода операционного усилителя 1 равен нулю.и в результате напряжение на интег- рирующем конденсатореС,С-О,о 1:-(д,1 в.оВ момент равенства величин токов через резисторы 7 и 8 в момент временикомпаратор переключателя. .Если предположить, что в обоих состояниях компаратора напряжение на его выходе стабильно и равно О, тоК 3ф. (4 д 4гДе 3= ВСК Э7( 45) 4)Начальное напряжение на интегрирующем конденсаторе О(0) опреде(лъ)о с(В(10 +О )+ЭУ.л+П стТак как конденсатор перезаряжается в симметричных пределах, топервый интеграл в (12) равен нулю,и тогда с.учетом (8)а х ах о 5- М+л 1+ - " У (,ЛЗвых а О в а 0 ляется предыдущим переключением иравноО,(о) - -(ЯПосле переключения компаратораконденсатор начинает перезаряжатьсяс д (,6)Время перезаряда до переключениякомпаратора00 к.7 Р 4 в)В результате относительная разность длительностей пропорциональна,входному сигналу Х1-14 ЗВ В Ъ1 4 4 а 5 ОКтак как В= - , а-х ОкВ а 4 р 4(9)соотношение (8) свидетельствует о20 наличии линейной широтно-импульсноймодуляции.Кривые, поясняющие работу широтно-импульсного модулятора приведены на фиг.2 а.Наличие выпрямительного мостане сказывается на напряжении на интегрирующем конденсаторе 3, так кактоки на входе операционного усилителя 1 не изменяются. Следовательно,не изменяются и интервалы времении й , а изменяется лишь напряжение на выходе операционного усилителя 1 на величину падения напряжения на выпрямительном мосте(фиг.2 б).На интервале 0 4 сс напряжениена выходе меньше напряжения на конденсаторе (фиг.2 б):О,-Ц;2,О Ц-),40 где О - прямое падение напряжения0на диодах 10-13,О, - напряжение стабилитрона 14;- У - напряжение источника перемножаемого сигнала 15,В интервале с, сс+с напряжение на выходе больше найряженияна конденсаторе на ту же величину(фиг.2 б):вь 1 х 4+( +О -У). (лЛ)50 В этом случае среднее значениенапряжения за цикл колебаний широтно-импульсного, модулятораПри напряжениях М и У переменного тока частотой Г, которая значительно ниже частоты Г колебанийширотно-импульсного модулятора,первое слагаемое в (13) за периодэтой частоты равно нулю, а среднеезначенией 4=К О ,м, (44)К огде М и У - напряжения переменноготока.Таким образом, (14) свидетельствует о достижении цели изобретения.Необходимо отметить, что выходное напряжение практически не зависит от сопротивления нагрузки,Схема выпрямительного моста может отличаться от приведенной наФиг.1 включением стабилитронов иисточника сигнала. Например, можетбыть использовано два стабилитрона,включенных в смежные плечи вместодиодов, и исключен стабилитрон вдиагонали. Из диагонали может бытьисключен источник сигнала, которыйможет быть подключен в одно илинесколько плеч выпрямительного моста,Формула изобретения Время-импульсное множительное устройство, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к первой обклад 746574 ке интегрирующего конденсатора,ком.паратор, выход которого через первый масштабный резистор подключенк первой обкладке интегрирующегоконденсатора, и источники перемйожаемых сигналов, один из которыхподключен через второй масштабныйрезистор к инвертирующему входу операционного усилителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения множительного устройства приограниченных требованиях к точности,в устройство введен выпрямительныймост, включенный между выходом операционного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора, вдиагональ выпрямительного моставключены последовательно соединенныестабилитрон и другой источник перемножаемых сигналов, вход компараторасоединен со второй обкладкой интег 2 О рирующего конденсатора, выход операционного усилителя является выходомустройства,Источники инФормациипринятые во внимание при экспертизе25 . 1. Экспресс-инФормация "Приборыи элементй автоматики" Р 34, 1972,с. 4-5.2. Корн Г., Кори Т. Электронныеифаналоговые цийоовые вычислительЗО ные машины.т.1,"Мир",М.,1967,с.361,рис. 7.15,3. Патент США Р 3466460,746574 оставитель Т. Сапуноваехред А, Щепанская Корректор М. Коста ктор Б. Федотов аказ 3950/40 3 4/5 л. Проектная,4 Тираж 751 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений и 35, Москва, Ж, РаушскФилиал ППП "Патент", г. Ужгород Подписноеомитета Соткрытийя наб д