Время-импульсное множительное устройство (его варианты)

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИНфЕТЕНИ арько ическ еские лек,ей устр .пуль подк сомн ный мот к чень ла-с водь форм с ин ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Х вский ордена Ленина политехн ий институт им. В.И,Лени".на(6) 1, Бенин В,Яи др, Статицизмерительные преобразователи этрической мощности, "Энергия",с, 73-75, рис. 29.2. Контрольно"измерительная техника. Экспресс-информация, вып. 31973, реф. 213 "Электронный счетчикэлектрической. энергии класса 0,5;с. 31"34 (прототип).(5 й) ВРЕМЯ-ИМПУЛСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕУСТРОЙСТВО (ЕГО ВАРИАНТЫ),В 7) 1. Время-импульсное множительное устройство, содержащее широтноимпульсный модулятор, к входу которого подключен первый источник сиг"нала-сомножителя, трансформатор,снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к первичной обмоткекоторого подключены выводы второгоисточника сигнала-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичнойобмотки трансформатора соединены соответственно с инвертирующим и неин"вертирующим входами операционногоусилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевогопотенциала, ключи, выходной фильтр;о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности, в неговведены дополнительный операционный ЯО 1 О 13977 А усилитель, первый и второй масштабные резисторы, причем выход опера" ционного усилителя, подключен к входу первого ключа, а через первый мас" штабный резистор соединен с инвертирующим входом дополнительного опера" ционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нуле" вого потенциала, второй масштабный резистор подключен между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя, выходпервого ключа соединен с входом второго ключа, выход которого подключен к выходу третьего ключа и к входувыходного Фильтра, выход дополнитель- р ного операционного усилителя соеди- Е нен с входом четвертого ключа, выход фр которого подключен к входу третьего ключа, управляющие входы первого и С третьего ключей соединены с первым выходом широтно-импульсного модулято ра, второй выход которого подключен к управляющим входам второго и чет 9 фф вертого ключей, первый и второй выводы второй вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с выходами первого и четвертого клюВремя-импульсное множительное ойство, содержащее широтно-имсный модулятор к входу которого лючен первый источник сигнапаожителя, трансформатор, снабжен" первичной и двумя вторичными обами, к первичной обмотке подклювыводы второго источника сигна омножителя, первый и второй выпервой вторичной обмотки трансатора соединены соответственно вертирующим и неинвертирующим1013977 входами операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, ключи, входной фильтр, о т л и ч а ю щ ее ся тем, что, с целью повышения точности, выход операционного усилителя подключен к первому выводу вто. рой вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой через первый ключ соединен с входом выходного фильтра, а через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, управляющие входы первого и второго ключей соединены с соответствующими выходами широтно-импульсного модулятора. 3. Время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, к входу которого под" ключен первый истоцник сигнала-сомножителя, трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками, к первичной обмотке подключены выводы второго источника сигнала-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотки трансформа-. тора соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входа" ми операционного усилителя, неинвер" тирующий вход которого подключен к Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствамс время"импульсным преобразователемсигналов и может быть использовано ваналоговых вычислительных машинах.Известно время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, ключи,трансформаторы 1Недостатком этого устройства является низкая точность преобразования,Наиболее близким к изобретениюявляется время-импульсное множитель"ное устройство, содержащее широтно"импульсный модулятор, трансформатор,операционный усилитель, мпючи, выходной фильтр 2 ,Недостатками этого устройства яв"ляются невысокая точность выполнения 5 10 15 20 шине нулевого потенциала, ключи,выходной фильтр, о т л и ч а ю щ е "е с я тем, что, с целью повышенияточности, в него . введены дополнительный операционный усилитель и;масштабные резисторы, причем выход операционного усилителя подключен. к первомувыводу второй вторичной обмотки транс"форматора, второй вывод которой сое"динен с входами первого и второгоклюцей, выход первого ключа дерезпервый масштабный резистор подключенк инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединенс выходом второго ключа и через второй масштабный резистор подключенк шине нулевого потенциала, инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, входвыходного фильтра соединен с выходом дополнительного операционногоусилителя, между инвертирующим входоми выходом которого подключен четвертый масштабный резистор, управляющие входы первого и второго ключейсоединены соответственно с первыми вторым выходами широтно-импульсного модулятора. множительной операции вследствие влияния остаточных параметров ключей, вкачестве которых применяют транзисторы, сложности функциональной схемыи сложности регулирования величинывыходного напряжения,Целью изобретения является повышение точности,С этой целью время-импульсное мнджительное устройство, по первому варианту, содержащее широтно-импульсныймодулятор, к входу которого подключен первый источник сигнала-сомножителя, трансформатор, снабженный первичной и двумя вторичными обмотками,к первичной обмотке подключены выводы второго источника сигнала-сомножителя, первый и второй выводы первой вторичной обмотйи трансформаторасоединены соответственно с инверти3 = - .1 0139рующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, неинвертирующийвход которого подключен к шине нулевого потенциала, ключи, выходной фильтр,введены дополнительный операционныйусилитель, первый и второй масштабныерезисторы, причем выход операционногоусилителя подключен к входу первогоключа, а через первый масштабный резистор соединен с инвертирующим вхо одом дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенци"ала, второй масштабный резистор подключен между инвертирующим входом ивыходом дополнительного операционногоусилителя, выход первого ключа соединен с входом второго ключа, выход которого подключен к выходутретьего ключа и к входу выходногоФильтра, выход дополнительного опе"рационного усилителя соединен с вхо"дом четвертогоключа, выход которогоподключен к входу третьего ключа, ул"равляющие входы первого и третьего дключей соединены с первым выходомширотно-импульсного модулятора, второй выход которого подключен к управляющим входам второго и четвертогоключей, первый и второй выводы вто"рой вторичной обмотки трансформдтора соединены соответственно с выходами первого и четвертого ключей.Кроме того, во время-импульсноммножительном устройстве, по второму35варианту выход операционного усилителя подключен к первому выводу второй вторичной обмотки трансформатора,второй вывод которой через первый ключсоединен с входом выходного фильтра,а через второй ключ соединен с шинойнулевого потенциала, управляющие входы первого и второго ключей соединены с соответствующими выходамиширотно-импульсного модулятора,45Причем во время-импульсное множительное устройство по третьему варианту введены дополнительный операционный усилитель и масштабные резисторы, причем выход операционного усилителя подключен к первому выводу5 Овторой вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединенс входами первого и второго ключей,выход первого ключа через первый масштабный резистор подключен к инверти" 55рующему входу дополнительного операционного усилителя, неинвертирующийвход которого соединен с выходом 77 фвторого ключа и через второй масштабный резистор подключен к шине нуле"вого потенциала, инвертирующий входдополнительного операционного усилителя через третий масштабный резисторсоединен с шиной нулевого потенциала,вход выходного фильтра соединен с выходом дополнительного операционногоусилителя, между инвертирующим входом и выходом которого подключенчетвертый масштабный резистор, управ"ляющие входы первого и второго ключейсоединены соответственно с первым ивторым выходами широтно-импульсногомодулятора.На фиг. 1-3 изображены варианты.функциональных схем время-импульсного множительного устройства,Устройство по первому варианту(фиг. 1) содержит трансформатор 1,операционный усилитель, 2, широтноимпульснцй модулятор 3, выходной фильтр 4, первый и второйисточники сигналов" сомножителей5 и б, шину 7 нулевого потенциала, выход 8, первый, второй,третий и четвертый ключи 9-12, дополнительный операционный усилитель 13, первый и второй масштабныерезисторы 14 и 15,Устройство по второму варианту(фиг. 2) содержит трансформатор 1,операционный усилитель 2, широтноимпульснцй модулятор 3, выходнойфильтр 4, первый и второй источникисигналов-сомжножвтелей 5 и б, шина7 нулевого потенциала, выход 8, первый и второй ключи 9 и 10.Устройство по третьему варианту(фиг. 3) содержит трансформатор 1,операционный усилитель 2, широтноимпульсный модулятор 3, выходнойфильтр 4, первый и второй источникисигналов-сомножителей 5 и б, шину 7нулевого. потенциала, выход 8, первыйи второй ключи 9 и 10, первый, второй, третий и четвертый масштабныерезисторы 11-14, дополнительный опе"рационный усилитель 1,Время-импульсное множительноеустройство по первому варианту(фиг. 1) работает следующим образом,Относительная разность длительностей положительного и отрицательногоимпульсов, формируемых широтно-импульсным модулятором 3, равнаф-м И5 10139 где 1 - длительность положительногоимпульса;й - длительность отрицательногоимпульса,коэффициент пропорциональности,х - величина напряжения или токи первого источника .сигнала-сомножителя 5.На первом и втором выходах широт" 10 но"импульсного модулятора 3 формируются противофазные, сигналы. При положительном сигнале на первом выходе замкнуты первый и третйй ключи 9 и 11, а второй и четвертый клю чи 10 и 12 разомкнуты. Величина тока во второй вторичной обмотке трансформатора 1 равна- 3, (2)обМ 94 ЬХЪОгде И, - число витков первичной об 1мотки,и - число витков второй вторич"2ной обмотки;3 В - ток второго источника сигнала-сомножителя,Выражение 2 следует из законаполного тока, если учесть, что токв первой вторичной обмотке транс- ЗфФорматора 1 равен нулю, так как онопределяется входным током операционного усилителя 2, ток намагничивания также равен нулю, посколькумагнитопровод трансформатора 1 нез 5перемагничивается, что достигаетсяподключением первой вторичной обмот"ки к дифференциальному входу операционного усилителя 2.Ток на входе выходного фильтрао. 4 равен току, определяемому выражением 1 1,При изменении полярности сигналов на выходах широтно-импульсногомодулятора 3 размыкается первый итретий ключи 9 и 11 и замыкаютсявторой и четвертый ключи 10 и 12,что приводит к изменению направления входного тока выходного Фильтраво второй вторичной обмотке транс Форматора 1 направление тока не меняется, который в этом случае создается дополнительным операционным усилителем 13,Среднее значение входного тока вы-.ходного фильтра 4 равно4 2Э -Э)1 2СР ОоМ+ +1 77 б Подставив значения (1) и (2). в (3) получим%Э = - МхЭ . (4)Из выражения (4) следует, что входной ток выходного фильтра 4 пропорционален произведению сигналов первогои второго источников сигналов-сомножителей 5 и 6.По сравнению с известным времяимпульсное множительное устройствопо первому. варианту обладает болеевысокой точностью работы,Время-импульсное множительное устройство по второму варианту (фиг.21работаетследующим образом.Коммутация первого и второго ключей 9 и 10 производится в противофазе. При замкнутом первом ключе 9ток второй вторичной обмотки транс"форматора 1 поступает на вход выходного фильтра 4, Когда первый кдюч 9разомкнут, а второй ключ 10 замкнут,ток на входе выходного фильтра 4 ра"вен нулю,Среднее значение тока на входевыходного Фильтра 4 равно11ср оом К+где 3 - ток второй вторичной обмотоБики трансформатора 1,Ь1 - длительность выходного им 1пульса широтно-импульсногомодулятора 3, в течение которого замкнут первый ключ 9,"- длительность выходного импульса широтно-импульсногомодулятора 3, в течение которого разомкнут первыйключ 9.С учетом выражения (1) получимЭ =0,5 Вх Э+0,53 б, . (Ь),СрОбиО ВТок обмотки определяется из выражения (2) .Подставив (2) в (6). получимщ/ . ФИз выражения 7 следует, что ток навходе выходного фильтра 4 пропорционален произведению сигналов первого и второго источников сигналов-сомножителей 5 и 6.В: выражении (7) второй член можноскомпенсировать введением добавоч"1013977 Составитель 0.0 традновТехред С.Мигунова Корректор Г.Решетни едактор А,Шишк Заказ 3019/59 лиал ППП "Патент", г. Ужгоро, ул, Проектна Тираж 704 ВНИИПИ Государственн по делам иэобретени 113035, Москва 3-35 о ком и отк Раушс Подписноеета СССРтийя наб., д, 4/