Линейно-импульсный формирователь

ак ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сова СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт, свид.ву 2) Заявлено 24.05,74 (21)2027660/24присоединением заявкиКл,3 К 5/О ааударатвиниий иаиитгВаввта Министров СОРие дилан изобрвтенийи атирытий(53) УДК 62-5 Ь) Дата опубликования описания 03,1 т 76 72) Авторы изобретен Ивин, Г, Я, Леденев амохин и Г. Н, Тол 1) Заявител, чемимет тем большего времен итуда приращений одног этом огибка системы п ений в сторону увепич ет достигать знвчительн того, в известных фор низкой помехозашишенн жные срабатывания исп й ения й впннтельточносержитент ИЛво, о И,дно х имк сооды нихода ормироого такрет вы- оду Изобретение относится ктаматичес кого регулированив частности к технике формудравляюшего исполнительн ушсистемы, ЬИзвестны линейно-импульсные формироеатепи, содержащие последовательно соединенные модулятор, компаратор и форми- возможнырователь ступенчатого напряжения, выходных органов.которого подключен ко второму входу ком О , Для повышения быстродействия парвтора, генератор опорной частоты, вы- ти предлагаемый формирователь сод ходы которого соединены с первыми входа-нуль-орган, элемент Запрет, элем ми фазорвзделитепьного устройства, моду- три элемента И, пороговое устройст лятора и формирователя импульсов сброса, вибратор и реверсивный счетчик, вы второй вход которого подключен к выходу а которого". подключены к соответств компвратора, Ы выходы фвзораздепнтельного входам нуль-органа, кодовые входы устройства - к первым входам двух тригге- ,ответствуюшим выходам счетчика, ров. К недостаткам таких формирователейвычитания, установки нуля и управлотносятся его низкие динамические и точ- записью кода - соответственно к в ностные характеристики, Для достижения 20 компаратора, элемента "Запрет" и ф экономичности воздействие одного импульса ватепя импульсов сброса, соединенн формирователя выбирается минимально до-,же со вторым входом элемента За пустимым с точки зрения типовых возму- и первым входом первого элемента мщений, действующих в системе, Поэтому ход которого подключен к первому процесс ее успокоения оказывается длитель элемента ИЛИ, а второй его вход,вход установки нуля счетчика - к первому1выходу нуль-органа, втор й выход которогосоединен с первыми входами элемента Запрет и второго элемента И, второй входкоторого подключен ко входу компаратора,а выход - ко вторым входам фазоразделительного 1 устройстна и к первому входутретьего элемента . ко второму входу которого подсоединен через пороговое устройство выход формирователя ступенчатогонапряжения, в выход третьего элемента Иподключен ко входу одновибратора, выходкоторого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а выход элемента ИЛИ - совторыми входами триггеров.Для повышения помехоэащишенностипредлагаемый формирователь содержит делитель частоты, четвертый и пятый элементы И и третий триггер, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И в выход - с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых подкаочены соответственно квыходам делителя частоты и формирователя импульсов сброса, а выходы - ко вторым,входам фаэораэделительного устройства ик первому входу делителя частоты, второйвход которого, а также второй вход третьего триггера соединены с выходом элемента ИЛИ.На фиг. 1 дана структурная,схема описываемого формирователя; на фиг. 2 - вре 1менная диаграмма, поясняющая принцип егоработы; нв фиг, 3 - реализуемая характеристика управления исполнительными органами и фвзоввя диаграмма,формирователь содержит амплитудныймодулятор 1, на вход С которого подключен;синхронизирующий сигнал опорного генератора 2, балансный диодно-регенеративныйкомпаратор 3, нв вход Т установки порогакоторого подключен выход формирователя4 ступенчатого напряжении, формирователь5 импульсов сброса, фазоразделительноеустройство 6, переключатель 7 режима пороговое устройство. 8, одновибратор 9 и двв,триггера 10 и 11,формирователь 4 выполнен на счетчике12, на счетный вход +1" которого годклю-чен выход компаратора 3, и преобразовате-ле 13 код-аналог.формирователь 5 выполнен в виде счетчика опорных импульсов нв двух триггерах14 и 15, на входы Я установки нуля которых также подключен выход компаратора 3.;Фазорвзделительное устройство 6 содержит двв элеМента И 16 и 17, нв первыевходы которых подключены противофазныевыходы генератора 2, Выходы фазораэделительного устройства подключены ко входом 8 установки состояния 1 триггеров 10 1и 11, к мощным выходам которых подключе-,ны исполнительные органысистемы.Кроме этого, формирователь содержит к,реверсивный счетчик 18, на вход вычитания-1" которого подключен выход компаратора,3, на входы установки кода "О" - выходы,счетчика 12, а на вход синхронизации С -выход формирователя 5. Выход реверсивно. щ го счетчика подключен на вход нуль-органа19 (схемы совпадения по нулевому коду).Логический блок содержит также элемент ."Запрет 20, три элемента И 21-23 иэлемент ИЛИ 24, в в помехозащищенном И режиме еще два элемента И 25 и 26, делитель 27 частоты и триггер 28. Рвходы установки состояния "О, Б - входы установки состояния 1", С - входы;синхронизации, знаками обозначены дина мические входы, эквивалентные дифференцированию сигнала, знаками О - инверсныевыходы.Формирователь работает следуощим образом;йй При входном сигнале, величина которогопревышает исходный порог срабатываниякомпаратора 3, последний генерирует выходные импульсы по одному на период опорного генератора 2 и сйнхронные, в завяз симости от полярности входного сигнала,с передним или задним фронтом напряжения опорного генератора. Выходные импульсы компаратора 3 поступают на входы установки нуля триггеров 14 и 15 формироЗо вателя 5 импульсов сброса, а.также навходы счетчика 12, реверсивного счетчика18 и элемента И 22,Нв вход Т установки порога срабатывания компврвторв 3 поступает сигнал с выхода преобразоват:ля фй код-аналог 13, имеющий ступенчатую форму. Пока суммарный сигнал первоначальнойустановки порога срабатывания компаратора 3 я поступающий от преобразователя 13меньше входного сигнала устройства, на 45входы формирователя 5 пеочередно поступавтимпульсы компарвторв 3 и опорного генератора 2, под действием которых переключается триггер 14, а триггер 15 остаетсяв нулевом положении.аПо мере увеличения числа импульсов компвраторв 3 возрастают код на счетчике 12,напряжение на выходе преобразователя 13,и, следовательно, порог срабатывания компарвторв. Через некоторое количество собственных импульсов компврвтор 3 запираетсянв вход формирователя 5 приходят два импульса опорного генератора 2 подряд и триго.гер 15 переключается в состояние 1 ", т, е.Ъ60формируется импульс сброса по которому код счетчика 12 переписывается в ре3 6 1 шего устройства при большей величине сиг нала преобразователя 13.Выходной сигнал элемента И 22 поступает также на вход фазоразделительногоустройства 6, подключенного к противофаным выходам опорного генератора 2 (см.1иг, 2, б), а выходным сигналом элементаИ 23. запускается с задержкой Гр одновибратор 9, После селекции по фазе управляюший импульс, например, с выхода элементаИ 16 (см. фиг. 2, в) переключает триггер10 в состояние 1, а последний включаетиспоанительные органы системы, работакоторых создает воздействие (см фиг. 2, е),стремяшееся уменьшить входной сигнал.Одновременно формируется вторая ступенька на выходе преобразователя 13, за- .пирающая компаратор 3. Следовательно, вмомент времени.1 импульс компараторане формируется, на вход формирователя,5. поступает второй подряд имйульс 1 опорного генератора и триггер 15 переключаетсяв состояние 1 т. е. формируется импульссброса, который, воздействуя на вход С,реверсивного счетчика 18, переписываетв него код счетчика 12, в данном случаесоответствующий двум импульсам компаратора 3, и поступает на динамический вход1 элемента И 21. Далее он не проходит, так какна втором,входе элемента И 21 нулевойсигнал. После записи в реверсивный счетчик 18 кода на инверсном выходе схемысовпадения 19 формируется сигнал "1,который, воздействуя надинамический входсчетчика 12, устанавливает его и преобразователь 13 в нулевое состояние. Импульсна выходе одновибратора 9 (см, фиг, 2, и)формируется с задержкой То относительномоментаи, проходя через элемент ИЛИ 24,устанавливает триггеры 10 и 11 в нулевое состояние, отключая исполнительныеорганы системы,Так как на выходе преобразователя 13образуется нулевой сигнал, компаратор 3в момент времени 1 генерирует импульс,который устанавливает в нулевое состояниетриггеры 14 и 15 и выходной сигналформирователя 5,Если в результате воздействия исполнительных органов системы входной сигналпродолжает возрастатьто в момент времениснова ,включаются исполнительные о 1 -ганы на времяТПоследнее зависит от работы элемента И 23, управляемого пороговым устройством 8 и срабатывающего вданном случае при напряжении преобразователя 13, содержащем не менее трех ступенек, В момент времени 1 из-за продолжающегося возрастания входного сигнала формируется четвертый, считая с момента 15252 65вепсивный счетчик 18. При этом на инверс-ном выходе нуль-органа 19 формируется сигнал 1", который по динамическому входу2 счетчика 12 устанавливает на нем нулевой код и, следовательно, нулевое напряжение на выходе преобразователя 13 и ис ходный порог срабатываниякомпаратора " 3.Компаратор 3 снова начинает генериро-вать импульсы, и далее процесс повторяется,Таким образом, при постоянном входном 1 Осигнале на выходе пробразователя 13 формируется напряжение ступенчатой формы,число ступенек которого равно количествуимпульсов компаратора 3 между импульсами сброса, а период в число указанных Иступенек раэ больше периода опорного напряжения генератора 2. При этом,непосредственно перед импульсом сброса на ревер 1 сивном счетчике 18 образуется нулевойкод, так как за.исанное в него на предшест. 2 ОЪуюшем периоде число импульсов компаратора 3 сохраняется на последующем периоде и полностью вычитается. Никакие сигналы на управление исполнительными органами системы в данном случае неформируют- Ився.Действительно, сигнал 1на выходе,элемента И 22, который после последующейобработки управляет включением исполнительных органов, не формируется, так как нет ЗОсовпадения сигналов компаратора 3 н нульоргана 19, поскольку компаратор при нулевом коде реверсивного счетчика инеизме-няющемся входном сигнале заперт, Сигнал1 на выходе элемента 21, управляющий ЗЬвыключением исполнительных органов сисемы, не формируется, так как нет совпаде,,ния сигнала 1 на инверсном,выходенуль( органа. 19, который возникает при коде реверсивного счетчика 18, отличающемся от Онулевого, и импульса сброса,П сть в момент времени 1, входной сигнал(см, фиг, 2, а) начинает возрастать от ана-компаратора 3 (см. фиг, 2, в) между импульсами сброса (см. фиг, 2, д), первыйиз..которых формируется также в момент времени (о, По первому импульсу компаратора Эв момент времени 11 формируется первая. у ен . на вь оде реобразователя 13 5 О,нуль-органа 19 формируется сигнал 1,поступавший на вход элемента И 22 В момент времени 1 на выходе компаратора 3формируется второй импульс, который проходит черезэлементы И 22 и 23, так какна втором входе последнего присутствуетсигнал 1с инверсного выхода пороговогоустройства 8 (см. фнг, 2, ж), срабатываюимпульс компаратора 3. Однако еще до этог срабатывает пороговоеустройство 8, блокируя работу элемента И 23 и, следователь- но, запуск одновибратора.В данном случае исполнительные органы переходят в режим работы с зоной опережения и включены до тех пор, пока скорость изменения входного сигнала не измените; знак и не появится отрицательное приращение числа импульсов компаратора Э В на интервале следования импульсов сброса. В момент времени 1 на реверсивном счетчике 18 остается еще один импульс, а на инверсном выходе нуль-органа 18 и входе, элемента И 21 - сигнал 1 ф. Поэтому им 16 пульс сброса проходит через элемент И 21, и элемент ИЛИ 24 и выключает триггеры 10 и 11 и исполнительные органы системывТаким образом, при входном сигнале, 0 меньшем некоторой величины, заданной настройкой порогового устройства 8, система работает в позиционно-импульсном режиме. Длительность импульсов определяет ся параметрами одновибратора 8, и форми- ф 5 руются они только при увеличении входного сигнала.При входном сигнале, большем той же величины, устройство формирует многопоро .овую опережакццую характеристику управ- ф пения исполнительными органами.Выход нудь-органа 19 подключен через элемент Запрет 20 ко входу К установки нуля реверсивного счетчика 18, для того, чтобы исключить воздействие импульсов компаратора на реверсивный счетчик при его нулевом коде, Элемент Запрет 20 блокируется импульсомсброса для обеспе-чения перезаписи кода счетчика 12,40Для повышения помехозащищенности пере ключается переключатель 7 режима, В этом случае сигнал на включение исполнительных органов на выходе элемента И 22 перекщочает триггер 28 в состояние элементов И 28 и 26 и на вход делителя 27 частоты45 поступают импульсы сброса. Если в течением Х периодов, где К- коэ 4 ициент деления делителя 27, подтверждается факт увеличения входного сигнала, т. е. на выходе эле-,ЗО мента ИЛИ 24 не формируются импульсы выключения исполнительных органов, однов- ременно устанавливающие в нулевое состоя- ние делитель 27, то его выходной сигнал проходит через элемент И 26 и вцдочает исполнительные органы системы.Если в течение указанного времени сфор, мируется хотя бы один сигнал выключения исполнительных органов, то делитель 27 и триггер 28 переводятся этим сигналом внулевое состояние. 36,Таким образом, ложные увеличения вход-, ного сигнала в данном случае не приводят к ложным включениям исполнительных органов и экономичность системы по расходу энер-" гии исполнительными органами и ресурсу возрастает. На фиг. 3 представлены характеристика управляющего сигнала с зоной опережения и тремя позиционными импульсами и фазовая диаграмма,Пусть входной сигнал в исходной точке отрицателен и изменяется со скоростью (,Так как при абсолютном уменьшении входного сигнала исполнительные органы системы не включаются, первое их включе"- ние происходит после изменения полярнос- ти входного сигнала и достижения им вели чины Ч,1, равной первому позиционному порогу. В этой точке исполнительные орга. ны включаются на время 7, вследствие чего скорость изменения сйгнала уменьшается на величину 4 Я,Такое же уменьшение . скорости происходйт в точкахи ф, Если исходное значение скорости велико. то входной сигнал продолжает возрастать и в точкеисполнительные органы вклюИ,чаются снова и выключаются на ближайшем опережающем пороге. В рассматриваемом случае этот порог равен величине ф, так как воздействие исполнительных органов оказалось недостаточным для успокоении системы на опережающем участке9 иПосле выключения исполнительных органов в точке о входной сигйал уменьшается сулпостоянной скоростью Я, проходит через нуль, становится снова отрицательным, и в точках- -я -п включаются, исполнительные органы на времяТ работа которых как и раньше уменьшает абсолютное значение скорости на 6 ов каждой из указанных. точек,В точке- исполнительные органы включаются по характеристике с зоной опережения и выключаются в точке, т. е. входной сигнал уже не выходит за ее пределы.Далее входной сигнал начинает изменяться, но уже со скоростью, переходит через нуль, и в точках ,и ф снова включаются исполнительные органы на время Г. В результате последнего импульса скорость изменяет знак и система переходит в одноимпульсный режим работы с минимальными скоростями и входным 1 сигналом,изменяющимся в пределах от-( до+,те. первых позиционных импульсов.Формула изобретения 1. Линейно-импульсный формирователь, содержащий последовательно соединенные модулятор, компаратор и формирователь ступенчатого напряжения, выход которого подключен ко второму входу компаратора, генератор опорной частоты, выходы которого соединены с первыми входами фазора:.ьделительного устройства, модулятора и 19 формирователя импульсов сброса, второй вход которого подключен к выходу компаратора, а выходы фазоразделительного устройства - к первым входам двух триггеров, отличающийся тем, что, с 5 целью повышения быстродействия и точности формирователя, он содержит нуль-орган, элемент "Запрет, элемент ИЛИ, три элемента И, пороговое устройство, сдновибратор и реверсивный счетчик, выходы которогоЮ подключены к соответствующим входам нуль-органа, кодовые входы - к соответствующим выходам счетчика, а входы вычитания, установки нуля и управления записью кода - соответственно к выходам компа- Ж ратора, элемента Запрет" и формирователя импульсов сброса, соединенного также со вторым входом элемента Запрет" и первым входом первого элемента И, выход которого погкспочен к первому входу элемента ИЛИ, ф а второй его вход, а также вход установки нуля счетчика - к первому выходу нуль-органа, второй выход которого соединен с первыми входами элемента Запрет и второго элемента И, второй вход которого подключен ко входу компаратора, а выход - ко вторым. входам фазоразделительного устройства и к первому входу третьего элементаР И, ко второму входу которого подсоединен через пороговое устройство выход формирователя ступенчатого напряжения, а выход третьего элемента И подключен ко входу одновибратора, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, а выход элемента ИЛИ - со вторыми входами триггеров. 2. Формирователь по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьпнения помехозащищенности, он содержит делитель частоты, четвертый и пятый элементы И и третий триггер, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход - с первыми входами четвертого и пятого элементов И, втор,е входы которых подключены соответственно к выходам делителя частоты и формирователя импульсов сброса, а выходы - ко вторым входам фазоразделительного устройства и к первому входу делителя частоты, второй вход которого, а также второй вход третьего триггера соединены с выходом элемента ИЛИ.