Развертывающий преобразователь

)4006 С 7 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 40 ,(22) 25 (46) 23 6698/2407,8601.88. Б ябинский лите ическии инсомола Ле. Цыт .335 орск тво СССР 2, 1978, о СССР 2, 28,01.8 ко л фиг. титут им(57) Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим врежиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, иможет быть использовано в аналоговыхвычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точностиработы. Развертывающий преобразователь содержит разделительный транс1368896 форматор 1, первую и вторую входныешины 2 и 3, первый масштабный резистор 4, релейный элемент 5, одновибратор б,дополнительный Фильтр 7, нелинейный элемент 8 типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ СЗОНОЙ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, элемент сзоной нечувствительности 9, второй,третий и четвертый масштабные резисторы 1 О, 11 и 12, апериодическийфильтр 13, ключевой элемент 14, выИзобретение относится к усилительным устройствам, работающим в режиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Целью изОбретения является повышение точности работы.На фиг. изображена Функциональнаясхема развертывающего преобразователя; на фиг.2 - амплитудные характеристики,На фиг.1 обозначены разделится ъныйтрансформатор 1, первичная 1, и вторичная 1 обмотки, первая и втораявходные инны 2 и 3, первый масштабный резистор 4, релейный элемент 5,одновибратор б, дополнительный Фильтр7, нелинейный элемент 8 типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ С ЗОНОЙ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ,элемент 9 с зоной нечувствительности,второй, третий и четвертый масштабные резисторы 10-12, апериодическийфильтр 13, ключевой элемент 14, выход 15, шина 16 нулевого потенциала,операционный усилитель 17, резистор18 обратной связи и накопительныйконденсатор 19.Амплитудная характеристика развертывающего преобразователя изображенана фиг.2 а, характеристика элемента 9с зоной нечувствительности изображенана фиг,2 б, характеристика нелинейного элемента 8 изображена на фиг.2 в,характеристика релейного элемента 5изображена на Фиг2 г. 10 15 20 25 30 35 40 Развертывающий преобразователь работает следующим образом.Релейный элемент 5 имеет пороги переключения + В и неинвертирующую петлю гистерезиса (фиг.2 г), Выходной ход 15, шину нулевого потенциала 16.Апериодический фильтр 13 выполнен наоперационном усилителе 17 с резистором обратной связи 18 и накопительном конденсаторе 19. 11 овышение точности работы в области больших значений входного сигнала обеспечиваетсяза счет отсутствия насыщения разделительного трансформатора 1 на выходе5. 2 ил. сигнал релейного элемента 5 изменяется дискретно в пределах + А. Одновибратор 6 формирует импульсы постоянной длительности и амплитуды синхронно с передним фронтом импульсов на выходе релейного элемента 5. Дополнительный Фильтр 7 предназначен для выделения постоянной составляющей выходного сигнала одновибратора 6. Элемент 9 с зоной нечувствительности имеет пороги переключения С, и С (фиг.2 б), Ключевой элемент 14 замкнут при нулевом сигнале на выходе элемента 9 с зоной нечувствительности и переходит в разомкнутое состояние при сигнале логической "1". Нелинейный элемент 8 типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ С ЗОНОЙ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ выполнен с зоной нечувствительности С (фиг.2 г). Его характеристика в частном случае принимается линейной для входного сигнала, превышающего порог С. Апериодический фильтр 13 совместно с вторым, третьим и четвертым масштабными резисторами 0-12 и ключевым элементом 14 образуют блок демодуляции.Развертывающий преобразователь представляет собой автоколебательную систему с частотно-широтно-импульсной модуляцией, предназначен для разделения цепей постоянного тока и является нереверсивным, т,е, осуществляет передачу сигналов только одного знака.Разделительный трансформатор 1 выполняет функцию интегрирующего звена. При отсутствии входного сигнала перемагничивание разделительного трансформатора 1 происходит под дей 1368896ствием выходных импульсов релейногоэлемента 5.В момент времени насыщения магнитопровода разделительного трансформато ра 1 на первом масштабном резисторе 4 возникает импульс напряжения и релейный элемент 5 переключается в противоположное состояние. Начинается процесс перемагничивания магнитопровода разделительного трансформатора 1, который происходит по полному циклу петли гистерезиса. Как только магнитопровод насыщается, вновь под действием импульса напряжения на первом масштабном резисторе 4 происходит переключение релейного элемента 5. В дальнейшем процесс периодически повторяется. На выходе релейного элемента 5 формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, среднее значение которой эа период равно нулю.Наличие входного тока через пер 25 вичную обмотку разделительного трансформатора 1 приводит к изменению скважности выходных импульсов релейного элемента 5.В одном из полупериодов перемагничивание разделительного трансформатора 1 происходит под действием суммы токов в первичной и вторичной 1, и 1 обмотках, а в примыкающем полупериоде определяется разностью токов в этих обмотках. В результате на выходах релейного элемен та 5 и апериодического фильтра 13, выполненного на операционном усилителе 17 с резистором 18 обратной связи и накопительным конденсатором 19, появляется постоянная составляющая, 4 О уровень которой пропорционален входному току (фиг.2 а, участок О-а).Для обеспечения режима устойчивых автоколебаний, когда входнаяи выходная Увеличины связани линейно, необходимо выполнение условия 1. 4,рУ, Г,где- ток в первичной обмотке1 - ток во вторичной обмотке 12,И, - число витков первичной и вто 1 фричной обмоток 1, и 1Однако при перегрузке цепи питания развертывающего преобразователя усло вие (1) может оказаться нарушенным.При этом магнитопровод разделительного трансформатора 1 насыщается входным током, что приводит к его пе реходу на частные циклы петли намагничивания. Этот режим характеризуется резким повышением частоты автоколебаний и уменьшением среднего значения его выходных импульсов. Таким образом, до некоторого значения входного тока (фиг.2 а) осуществляется достоверное преобразование входного сигнала, а в области А (участок а-в) происходит уменьшение, коэффициента передачи. Такой режим является недопустимым, так как одному значению выходного сигнала соответствуют два значения входного сигнала. Для устранения такогО режима необходимо обеспечить дальнейшее увеличение выходного сигнала в области больших входных сигналов.1Одновибратор 6 и дополнительный фильтр 7 представляют собой преобразователь частота - напряжение.На участке О-а (фиг.2 а) частота автоколебаний подчиняется закону1-() , (2)факс где Га = Г /Г - нормированное значение частоты автоколебаний;1- значение частоты автоколебаний при нулевом входном токе.На выходе дополнительного фильтра 7 выделяется постоянная составляющая(3) Уа = АСн Гак где А, Си - амплитуда и длительностьимпульсов одновибратора 6.Учитывая, что напряжение на выходе дополнительного фильтра 7 на участке О-а (фиг.2 а) уменьшается с ростом входного тока, выходные сигналы нелинейного элемента 8 и элемента 9 с зоной нечувствительности равны нулю. Ключевой элемент 14 замкнут, препятствуя прохождению на вход апериодиче. ского фильтра 13 сигнала дрейфа нуля нелинейного элемента 8.Зона нечувствительности элемента 9 (фиг.2 б) несколько превышает величину пульсаций с выхода дополнительного фильтра 7, что исключает ложные включения элемента 9 с зоной нечувствительности.При некотором входном токе, превышающем величину максимального(фиг.2 а), разделительный трансформатор 1 вследствие перенасыщения входным током начинает работать на частном цикле перемагничивания, что приводит к возрастанию частоты автоколебаний.Зона нечувствительности нелинейного элемента 8 соответствует величине выходного сигнала дополнительного 10 фильтра 7 на начальном участке зависимости частоты автокопебаний от входного тока. Как только разделительный трансформатор 1 переходит на частный цикл перемагничивания 15 (фиг.2 а, участок а-в) и напряжение на выходе 15 уменьшается, срабатывает элемент 9 с зоной нечувствительности и ключевой элемент 14 размыкается. На вход апериодического фильтра 13 20 поступает корректирующий сигнал с выхода дополнительного фильтра 1, который по мере роста входного тока увеличивается (фиг.2 а, траектория а-с)Результирующее напряжение на 26 выходе 15 поддерживается на максимальном уровне (фиг.2 а, участок аПри соответствующем выборе величин второго и четвертого масштабных резисторов 10 и 12 может быть получена 30 любая требуемая зависимость выходного сигнала в функции входного тока, превышающего его максимальное значение.Таким образом, развертывающий пре- З 5 обраэователь обладает более высокой точностью работы в области больших входных токов.формула изобретения 40Развертывающий преобразователь, содержащий разделительный трансформатор, первый и второй выводы первичной обмотки которого являются первой ивторой входными шинами развертывающего преобразователя, релейный элемент,к входу которого подключены первыйвывод вторичной обмотки разделительного трансформатора и первый выводпервого масштабного резистора, второйвывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход релейногоэлемента соединен с вторым выводомвторичной обмотки разделительноготрансформатора, одновибратор, элемент с зоной нечувствительности, второй масштабный резистор, апериодический фильтр, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиработы, в него. введены нелинейныйэлемент типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ С ЗОНОЙ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, ключевой элемент,дополнительный фильтр, третий и четвертый масштабные резисторы, причемвыход релейного элемента соединенчерез третий масштабньй резистор свходом апериодического фильтра и спервым выводом четвертого масштабногорезистора, второй вывод которого подключен к первому выводу второго масштабного резистора и через ключевойэлемент соединен с шиной нулевого потенциала, выход релейного элементачерез одновибратор подключен к входудополнительного фильтра, выход которого соединен с входами элемента сзоной нечувствительности и нелинейного элемента типа ОГРАНИЧИТЕЛЬ С ЗОНОЙНЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, выход которогоподключен к второму выводу второгомасштабного резистора, выход элемента с зоной нечувствительности соединен с управляющим входом ключевогоэлемента, выход апериодического фильтра является выходом развертывающегопреобразователя.368896 Уза Составитель 0.ОтрадноТехред Л, Сердюкова Редактор А.Воров Корректор С.Шекма Заказ Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж ВНИИПИ Государст по делам изоо 113035, Москва, Ж04 Подписнонного комитета СССРтений и открытий35, Раушская наб., д, 4/