Перемножитель аналоговых сигналов

(51)4 С 06 С 7/ В(ТЕ ИЗОБРЕТЕНИ 0 ство СССР161, 1982.Применениеинтегральнь1981,ный бот 74 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности работы. Перемножитель аналоговых сигналов содержит операционный усилитель 1, триггер 2, накопительконденсатор 5, ключи 3 и 4, Раа устройства основана на изменении коэффициента заполнения импульсов на выходе триггера 2 пропорционально произведению сигналов-сомножи- ср телей. 5 ил. МНОЖИТЕЛЬ АНАЛОГОВИХ СИГНА129Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Целью изобретения является повышение точности работы.На фиг. 1 изображена функциональная схема перемножителя аналоговых сигналов; на фиг. 2-4 - временные диаграммы сигналов; на фиг. 5 - статические характеристики.На чертежах приняты следукгие обозначения: операционный усилитель 1, триггер 2, первый, второй ключи 3 и 4, накопительный конденсатор 5, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой масштабные резисторы 6-11, первый и второй источники сигналов- сомножителей 12 и 13, выход 14, шина нулевого потенциала 15.Рассмотрим сначала работу при отсутствии сигналов от первого и второго источников 12 и 13. Операционный усилитель 1 за счет отрицательной инерционной и жесткой положительной обратной связей находится в режиме релаксационных колебаний, опрокидываясь каждый раз, когда величина напряжения отрицательной обратной связи, выделяемая,на четвертом масштабном резисторе 9, достигает величины напряжения положительной обратной связи, выделяемой на первом и шестом масштабных резисторах б и 11. На выходе операционного усилителя 1 имеется напряжение прямоугольной формы с коэффициентом заполнения примерно равным 0,5 (фиг. 26). На выходе триггера 2 и соответственно на выходе 14 также имеются импульсы прямоугольной формы с частотой в два раза ниже и коэффициентом заполнения равным 0,5 (Фнг. 2 в). В этом режиме состояние первого и второго ключей 3 и 4 не оказывает влияния на работу, так как ,на вход операционного усилителя 1 в обоих случаях подается нулевой сиги 7082 2денсатор 5 разряжается по более крутому участку экспоненты, а заряжается - по более пологому.Запишем выражения для длительностей полупериодов 1, и 1 (фиг. Зб)считая, что ширина петли а (фиг. За)много меньше максимального сигналаотрицательной обратной связи, чтолегко выполняется на практике, тогда 10 можно считать, что изменение сигналаотрицательной обратной связи внутрилиний переключения происходит не поэкспоненте, а по прямой линии, с учетом этого(1) При появлении напряжения на первом источнике сигнала-сомножителя 12 автоколебания операционного усилителя 1 становятся несимметричными. Например, при положительном сигнале (фиг. За) увеличивается длительность положительных полупериодов на выходе операционного усилителя 1 и уменьшается отрицательных, Происходит это за счет того, что накопительньгй кон(2)где а - ширина петли, равная удвоен ной величине напряжения положительной обратной связи;Ь - тангенс угла сг,(заряд накокительного конденсатора 1);с - тангенс угла р (разряд нако пительного конденсатора 1).Коэффициент заполнения на выходеоперационного усилителя 1 равенУ=--1с1, +1 Ь+с(3) 30 Статическая характеристика автоколебательного широтно-импульсногомодулятора на операционном усилителе1 представляет собой прямую линию,имеющую срыв колебаний на краях диапазона, т.е. в рабочем диапазоне имеется прямопропорциональная зависимость коэффициента заполнения от величины входного сигнала= К "1.1 (4) 40где К - коэффициент пропорциональности;- напряжение первого источникасигнала-сомножителя 12.45 При изменении величины коэффициента заполнения относительная продолжительность импульсов на выходе тригал, гера 2 остается равной 0,5.Рассмотрим теперь работу при наличии сигнала на выходе второго источника сигнала-сомножителя 13, при этомдля простоты примем, что сигнал первого источника сигнала-сомножителя12 равен нулю, эпюры напряжений для55 этого случая представлены на фиг. 4.Будет считать, что при высоком уровне сигнала на первом выходе триггера2, первый ключ 3 находится в замкнутом состоянии, при низком - в разомк82 3 12970 нутом. При замкнутом состоянии перво, го ключа 3 линии переключения опера - ционного усилителя 1 смещены на величину сигнала второго источника сигнала-сомножителя 13, при размыкании первого ключа 3 они возвращаются в исходное положение. Вследствие этого при положительном сигнале второго источника сигнала-сомножителя 13 время заряда положительного конденсата О ра 5 увеличивается при подключении сигнала-сомножителя (т.е. при замкнутом первом ключе 3) и уменьшается при отсутствии этого сигнала (при размыкании первого ключа 3). Это приводит 15 к изменению длительности соседних периодов на выходе операционного усилителя 1 и к соответствующему изменению коэффициента заполнения сигнала на выходе триггера 2. Иэ временных 20 диаграмм сигналов, изображенных на фиг. 4 видно, что положительные импульсы на выходе импульсного усилителя 1 в периоды, совпадающие с высоким уровнем напряжения на выходе триггера 2 (первый ключ 3 замкнут), увеличиваются по длительности, а положительные импульсы на выходе операционного усилителя 1 в периоды, совпадающие с низким уровнем напряжения 30 на выходе триггера 2 (первый ключ 3 разомкнут), уменьшаются по длительности, приводя к соответствующим изменениям длительностей периодов на выходе операционного усилителя 1 и , полупелиодов на выходах триггера 2.Иэ рассмотренной работы следует, что при изменении сигнала-сомножителя от второго источника 13 происходит изменение коэффициента эаполнения 40 на выходе триггера 2 за счет измене.ния положительного полупериода на выходе операционного усилителя 1. При этом диапазон изменения по входному сигналу равен ширине петли а, а возможный коэффициент преобразования определен начальной длительностью полсжительных импульсов операционногоусилителя 1. В свою очередь длительность положительных импульсов опера" 50 ционного.усилителя 1 определяется первым источником сигнала-сомножителя 12. Таким образом, имеет место зависимость коэффициента заполнения на выходе триггера 2 от произведения входных сигналов-сомножителей 1 КЦ= - -1 П,2 2 агде П , П - напряжения первого ивторого источников сигналов-сомножителей,Точность работы определяется только погрешностью первого и второгоключей 3 и 4 и не зависит от "дрейфа"операционного усилителя 1,Формула изобретения Перемножитель аналоговых сигналов, содержащий операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен первый вывод первого масштабного резистора, второй и третий масштабные резисторы, первые выводы которых подключены к первой обкладке накопительного конденсатора, четвертый, пятый и шестой масштабные резис.торы, первый вывод шестого масштабно.го резистора соединен с выходом пер- . вого ключа, второй ключ, первый и второй источники сигналов-сомножителей, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы, в него введен триггер, причем второй вывод первого масштабного резистора через первый источник сигнала-сомножителя подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод второго масштабного резистора соединен с первым выводом четвертого масштабного резистора и с инвертирующим входом операционного усилителя, к выходу которого подключен второй вывод третьего масштабного резистора, вход триггера и первый вывод пятого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с вто. рым выводом шестого масштабного резистора, первый вывод которого через второй ключ подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод пятого масштабного резистора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, вход первого ключа через второй источник сигнала-сомножителя подключен к шине нулевого потенциала, первый выход триггера соединен с уп" равляющим входом первого ключа, вто-. рой выход триггера является выходдм перемножителя и подключен к управляющему входу второго ключа, второй вы. вод четвертого масштабного резистора и вторая обкладка накопительного кон. денсатора соединены с шиной нулевого потенциала.1 297082 Мро 5 нц переключения а-шорцна петли гам оарим еленой фой дяз 5 нц аерекаоаа ам впраеюиой ораююй сА 7 эи1297082 Уровни переключения при замкнуеои перввиюг У тах)-а г.У Составитель Техред Л.Сер тр аднова едактор Т, Парфе орректор А. Зимокосов Заказ 784 5 дписн та СССРытийбд, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 673. ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откр 035, Москва, Ж, Раушская наСигнал алащеФьнвдсйгзи еключенияурви яер,ймююче Я апряжеюеа выхвдецвннвгвяилел 7/ 4 Иглох 1 =47 Ю 4 ла