Многозонный развертывающий преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 6 С 7/12 Ш;ОРМУЗ Ц Вйд 110 т.; ,ОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л. 931политехнич ий ина кого комсом.8)идетельство 6 С 7/12, 1 етельство С 06 С 7/ 12,РАЗВЕРТЫВАЮ СССР81,СР984,ЩИЙ ПРЕлиотносится к ам с широтн нала и может и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретениетельным устройствсным преобразован ЯО 1418765 быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретенияявляется повышение точности. Многозонный развертывающий преобразователь содержит первый 1, второй 2 итретий 3 сумматоры, интегратор 4,нечетное число релейных элементов5,5, блок задержки б, выпрямитель 7, ключевой элемент 8, амплитудный модулятор 9, блок элементов И 10блок элементов ИЛИ-НЕ 11, элементИЛИ 12, вход 13 и выход 14. Многозонный развертывающий преобразовательработает в режиме автоколебаний сширотно-импульсной модуляцией сигна14187 65 1Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульснымпреобразованием сигнала и может быть1 тельных машинах.спользовано в аналоговых вычисли 5Целью изобретения является повыше ние точности передачи информации вобласти больших входных сигйалов.На фиг.1 изображена функциональнаясхема многозонного развертывающегопреобразователя; на фиг. 2-4 - временные диаграммы сигналов; на фиг.5,второй 2 и третий 3 сумматоры, интегратор 4, и релейных элементов 55,5, блок 6 задержки, выпрямитель 7, ключевой элемент 8, амплитудный модулятор 9, блок элементов И 10,блок элементов ИЛИ-НЕ 11, элемент ИЛИ12, вход 13, выход 14.На фиг.2-4 приняты следующие обозначения: Х - сигнал на входе 13;У(С) - выходной сигнал интегратора254; У (с) - выходной сигнал первогорелейного элемента 5.; У (С)+1выходной сигнал блока б задержки;У , У р (1) - выходные сигналы релейных элементов 5 , .5 э соответственно 3 уе 6(г.) - напряжение на выходе14; У- сигнал на выходе амплитудного модулятора 9; фВ,+В, иВвпороги переключения релейных элементов 5,-5 6 соответственно, причем 351 В,1В 1 ( 1 В 1; +А - амплитуда сигнала на выходе 14 1 р(г),рдвыходные сигналы релейных элементов5 , 5 соответственно; =Х(г) /А -нормированное значенйе сигнала на выходе 14; й=й/Е, - нормированное значение частоты автоколебаний; Йочастота автоколебаний РП при (=0;Ь- приращения амплитуды выходногосигнала интегратора 4. 45При рассмотрении принципа работыполагаем, что число релейных элементов равно 3,Многозонный развертывающий преобразователь работает следующим обра"зом.Рассмотрим временные диаграммысигналов пр (фиг.2) при условии отсутствия блока 6 задержки, выпрямителя 7, ключевого элемента 8, амплитудного модулятора 9, элемента И 10,ИЛИ-НЕ 11, ИЛИ 12.Первый, второй и третий сумматоры1, 2 и 3 являются неинвертирующими с единичным коэффициентом передачи, Репейные элементы 5,5 обладаютгистерезисом с порогами переключения+ В, их выходной сигнал меняется впределах фА/3.При включении и нулевом уровнесигнала на входе 13 происходит последовательная ориентация состояний релейных элементов 5и 5 , пороги переключения которых превьппают по абсолютной величине значения порогов срабатывания первого релейного элемента5, (фиг,2 б), Эти релейные элементыпереходят в статические и противоположные по знаку состояния (фиг.2 г,д).Режим устойчивых автоколебаний возникает в канале с первым релейным элементом 5 (фиг.2 б,в). При этом амплитуда выходного сигнала интегратора4 ограничена порогами переключенияпервого релейного элемента 5(фиг.2 б). На выходе 4 формируются импульсы с амплитудой 1 А/3 и средним нуле-.вым значением. Наличие сигнала навходе 13 (фиг.2 а) приводит к изменению скорости нарастания, выходногонапряжения интегратора 4 и влечет засобой появление постоянной составляющей сигнала на выходе 14 (фиг,2 б,в,е),При увеличении (по модулю) сигналанавходе 13 до величины, превышающейА/3 (фиг.2 а, ), происходит переходво вторую модуляционную зону (фиг.2 е). Последнее оказывается возможнымблагодаря переориентации второго релейного элемента 5 г в момент временив состояние А/3 (фиг.2 б.г), Вдальнейшем скважность импульсов навыходе 14, как и для первой модуляционной зоны, зависит от величины сигнала на входе 13.На фиг.5 приведены в качестве при"мера экспериментальные статическиехарактеристики при п=5, где а - амплитудная характеристика, б - модуля"ционная характеристика.Зависимости получены при отсутствии блока 6 задержки и других, перечисленных выше. Из приведенных зависимостей следует, что на границе раздела модуляционных зон (1=С) имеетместо резкое ухудшение динамическихсвойств многозонного преобразователя,определяемых частотой его несущихавтоколебаний. Поэтому устройства подобного типа могут йрименяться в основном для передачи низкочастотныхсигналов, несмотря на достаточно вы 14187 б 5сокое значение частоты выходных импульсов при нулевом уровне сигнала на входе 13.Отмеченный недостаток устраняется введением блока 6 задержки, Режимы5 работы дляданного случаяиллюстрируются диаграммами сигналов на фиг,З, Напряжение на выходе блока б задержки запаздывает по отношению к выходным импульсам первого релейного элемента 5, на величину , Это обеспечивает приращение ВЬ аЬ развертки У относительно пороговых уровнейБ, первого релейного блока 5, (фиг.Зб), причем 1 Ь ( йЬ. Предположим,что сигнал на входе 13 в момент времени(фиг,За) дискретно увеличился и отличается от уровня - А/3 на бесконечно малую величину д. Это приводит к увеличению амплитуды развертки У(в;) (фиг.Зб), под действием которой в режиме переключений оказываются сразу два релейных элемента 5., и 5(фиг.Зв,г, моменты времени-й), выходные сигналы которых сдвинуты друг относительно друга по фазе. Одновременно с этим третий репейный элемент 5 переключается в "положи-3тельное состояние (фиг,Зд, в=), В итоге на выходе 14 (фиг.Зе) импульсы формируются сразу в двух модуляционных зонах, что исключает в модуляционной характеристике характерных тоичек, когда 1=0.По мере увеличения сигнала на вхо- З 5 де 13 (фиг.Завг.)й ) происходит "выход из режима высокочастотных авто- колебаний, обусловленных одновременной работой релейных элементов 5, и 5 (фиг.Зб,в,г,е), и импульсы на выходе40 14 формируются только во второй модуляционной зонеДанный режим работы иллюстрируется характеристиками на фиг.б. Здесь на границах раздела модуляционных зон имеются всплески частоты автоколебаний, что улучшает динамические характеристики. Введение элемента блока б задержки не влияет на статические показатели, так как возмущение вводится во внутренний контур замкнутой автоколебательной системы. Однако по мере приближения амплитуды сигнала на входе 13 к максимальной величине (фиг.бб, точки А,В) частота автоколебаний резко снижается и в пределе стремится к нулю, т.едля старшей модуляционной зоны недостаток, отмеченный характеристикамина фиг.5, сохраняется.Введение перечисленных блоков преследует цель улучшить динамическиепоказатели в области больших" сигналов, когда развертывающий преобразователь "переходит в старшую модуляционную зону (близок к зоне "насыщения амплитудной характеристики,фиг, ба) .Диаграммы поясняющие работу вданном режиме, приведены на фиг.4,С целью упрощения диаграф сигналовопи построены для случая=О, чтоявляется не прпнципиальным для рассматриваемой области амплитуд сигнала на входе 13,При выполнении условия (фиг.4 а)КА/3,когда происхолит переход в старшуюмодуляционную зону второго квадрантаамплитудной характеристики, второйи третий релейные элементы 5.1 и 5 вориентируются в состояние А/3 (фиг.4 д,е) . В дальнейшем считаем, что А/3соответствует "лог,1", а А/3 - лог.10 , В этом случае на выходе блокаэлементов И 10 появляется лог.",1",которая приводит к формированию " 1"на выходе элемента ИЛИ 12. Наличие11 11 на управляющем входе ключевогоэлемента 8 переводит последний в открыто е состояние и е г о выходной сигнал повторяет форму выходного напряже ния выпрямителя 7 . В результатена выходе амплитудного модулятора 9формируются импульсы положительнойполярности ( фиг . 4 б ) , амплитуда которых во з раста е т по мере роста уровнясигнала на входе 1 3 (фиг . 4 а) . Сигналн а выходе амплитудного модулятора 9( фиг, 4 б) , суммируясь с пилообразнымнапряжением с вых ода интегратора 4 ,влечет за собой кажущееся уменьше 11 11ние положительного порога срабатывания первого релейного элемента 51на величину йЬ ГХ(г)7 (фиг.4 в). В результате частота автоколебаний (полоса пропускания) для старшей модуляционной зоны возрастает (фиг.4 г,ж)по сравнению с тем ее значением, которое имело быместо в случае отсутствия введенных блоков. Следовательнодинамическая точность в областиВв 1 Вбольших сигналов повышается.1Когда происходит работа в старшеймодуляционной зоне четвертого квадранта амплитудной характеристики, 5 1418 второй и третий релейные элементы 5 и 5 находятся в состоянии лог."0" и блок элементов ИЛИ-НЕ 11 переходит в единичное состояние. В остальном принцип действия не отличается от5 описанного.Предложенный многозонный развертывающий преобразователь имеет более высокую динамическую точность переда О чи информации в области больших входных сигналов. Формула изобретения15Многозонный развертывающий преобразователь, содержащий соединенные последовательно первый сумматор и интегратор, и релейных элементов (и - нечетное число), выход интегратора .соединен с входами всех релейных эле" ментов, кроме первого, выходы всех релейных элементов, кроме первого, подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого является выходом многозонного развертывающего преобразователя и соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого является входом многоэонного развертывающего преобразователя, о т л и -765 6чающийся тем, что, сцелью повьппения точности, в него введены выпрямитель, ключевой элемент, амплитудный модулятор, блок задержки, третий сумматор, элемент ИЛИ, блок элементов И, блок элементов ИЛИ-НЕ, причем вход выпрямителя соединен с вторым входом первого сумматора, выход выпрямителя подключен к сигнальному входу ключевого элемента, выход которого соединен с сигнальным входом амплитудного модулятора, выход интегратора подключен к первому входу третьего сумматора, выход которого соединен с входом первого релейного элемента, выход которого подключен к входу блока задержки, выход которо" го соединен с соответствующим входом второго сумматора и с управляющим входом амплитудного модулятора, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора, выходы всех релейных элементов, кроме первого, сое". динены с соответствующими входами блока элементов И и блока элементов ИЛИ-НЕ, выход блока элементов И и выход блока элементов ИЛИ-НЕ подключены к входам элемента ИЛИ, выход которо го соединен с управляющим входом ключевого элемента.-о,го о,г орик ов уФиабЗаказ 4157/49 Тираж 704 Подписное иэв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная