Широтно-импульсный функциональный преобразователь

лителя напряжения, причем сигнальный вход второго полиномиального пре 1обраэователя бтносительной длитель-ности импульсов соединен с входомширотноимпульсного сигнала 31.Недостатком прототипа также является пониженная точность функционального .преобразования.,Цель изобретения - повышение точности функционального преобразования. 18С этой целью в широтно-импульсный функциональный преобразователь,содержащий два полиномиальных преобразователя относительной длитель, ности импульсов, первый из которыхподключен сигнальным входом к входуширотно-импульсного сигнала, а второйсоединен выходом с первым входом усилителя напрякения разбаланса, подключенного вторым входом к выходу первого управляемого делителя напряжения, соединенного управляющим входомс выходом формирователя выходногосигнала и с управляющим входом второго управляемого делителя напряжения, дополнительно введены развязывающие усилители, ключи, амплитудныевыпрямители и вычитатель, подключенный выходом к входу формирователявыходного сигнала, а входам - к выходам первого и второго амплитудныхвыпрямителей, соединенныхвходамисоответственно с выходами первого ивторого ключей, подключенных сигнальными входами к выходу усилителя напряжения раэбаланса, а управляющими 35входами - к входу широтно-импульсного сигнала и к сигнальному входувторого управляемого делителя напряжения, соединенного выходом черезпервый развязывающий усилитель с 49сигнальньм входом второго полиномиального, преобразователя относительной длительности импульсов, причемвыход первого полиномиального преобразователя относительной длительности импульсов подключен через второй развязывающий усилитель к сигнальному входу первого управляемогоделителя напряжения.Кроме этого, каждый полиномиальный преобразователь относительйойдлительности импульсов содержит сумматор и группу последовательно соединенных линейных преобразователейдлительности импульсов в их амплитуду, первый из которых подключен входом к сигнальному входу полиномиаль"ного преобразователя относительнойдлительности импульсов и к первомувходу сумматора, соединенного остальными входами с выходами линейных пре обраэователей длительности импульсов в их амплитуду, а выходом - о,выходом полиномиального преобразователя относительной длительности им,пульсов. 65 Кроме этого, каждый линейный преобразователь длительности импульсов в их амплитуду содержит раэвязывающий усилитель, однополупериодный выпрямитель и фильтр верхних частот, вход которого является входом линейного преобразователя длительности импульсов в их амплитуду, а выход соединен через однополупвриодный выпрямитель с входом развязывающего усилителя, выход которого является выходом линейного преобразователя длительности импульсов в их амплитуду,На фиг. 1 изображена блок-схема широтно-импульсного функционального преобразователя на фиг. 2 - блоксхема полиномиального преобразователя относительной длительности импульсов.Широтно-импульсный функциональный преобразователь (Фиг. 1), содержит первый и второй полиномиальные преобразователи 1 и 2 относительной длительности импульсов, первый и второй управляевые делители 3 и 4 напрякения, первый и второй раэвязывающие усилители 5 и б, усилитель 7 напряжения разбаланса, первый и второй ключи 8 и 9, первый и второй амплитудные выпрямители 10 и 11, йычитатель 12 и формирователь 13 выходного сигналаПервый полиномиальный преобразователь 1 соединен сигнальным входом с входом широтно- импульсного сигнала, сигнальным входом второго делителя 4 и с управляющими входами ключей 8 и 9, а выходом через второй развяэывающий усилитель б с сигнальным входом первого делителя 3, подключенного управляющим входом к выходу формирователя 13 и к управляющему входу второго делителя 4. Выход делителя 4 через первый развязывающий усилитель 5 соединен с сигнальным входом второго полнномиального преобразователя 2, подключенного выходом к первому входу усилителя 7 напряжения разбаланса. Усилитель 7 соединен вторым входом с выходом первого делителя 3, а выходом - с сигнальнымивходами ключей 8 и 9 Вход формирователя 13 подключен к выходу вычитателя 12, соединенного входами с выходами первого и второго амплитудных выпрямителей 10 и 11, подключенных входами соответственно к выходам первого и второго ключей 8 и 9.Каждый полиномиальный преобразователь 1 и 2 относительной длительности импульсов может быть выполнен, например, содержащим ( фиг. 2 ) группу последовательно соединенных линейных преобразователей 14 - 16 длительности импульсов в их амплитуду и сумматор 17. Первый иэ линейных преобразователей 14 подключен входом к.сигнальному входу полиномиальногопреобразователя и к первому входуСумматора 17, соединенного остальными вхоДами с выходами линейныхпреобразователей 14 - 16, а выходом - с выходом полиномиального преобразователяКроме этого, полиномиальные преобразователи могут содержать инверторы 18 - 21 фиг. 2),первый из которых включен междусигнальным входом полиномиальногопреобразователя и .первым входом сумматора 17, а остальные включены между выходами всех линейных преобразователей за исключением последнего.линейного преобразователя 16) и соответствующими входами сумматора 17.Каждый линейный преобразователь,длительности импульсов в их амплитуду может быть выполнен,.например,содержащим 1 фиг. 2) фильтр 22верхних частот, однополупериодныйвыпрямитель 23 й развяэывающий усилитель 24. Вход Фильтра 22 явля- .ется входом линейного преобразователя, а выход фильтра 22 соединенчерез однополупериодный выпрямитель23 с входом развязывающего усилителя24, выход которого является выходомлинейного преобразователя.Широтно-импульсный функциональныйпреобразователь работает следующимобразом.Входное напряжение, используемоев качестве напряжения питания мостовой цепи образованной узлами 1-б)имеет форму прямоугольных импульсовдлительностью С, следующих с периодом 1". Выходные напряжения 0; и 0,2преобразователей 1 и 2 повторяют поформе входной широтно;импульсныйсигнал, но имеют амплитуды О х и0 Х , зависящие по определенным законам Г от относительной длительности Д =С(Т входных импульсов,0 Х 1 0 Р )где 0 В - амплитуда импульсов навходе 1-го преобразователя,1 = 1,2,При изменении относительной длительности импульсов входного сиг-, нала на входах усилителя 7 возникает импульсное напряжение разбланса мостовой цепи с амплитудой 0 Х - .бх где 0 - амплитуда импульсного наЪъпряжения на выходе управляемого делителя 3, Это импульсное напряжение, усиленное уаилителем 7, с помощью элементов 8-12 преобразуется в величину постоянного напряжения Фор-. .мирователя 13. Ключи 8 и 9 разделяют выходной сигнал усилителя 7 на импульсы, соответствующие по времени импульсам и паузам входного широтно-импульсного сигнала. На выходах амплитудных выпрямителей 10 и 11 Образуются постоянные напряжения, соответствующие по величине и полярности амплитудам импульсов на ихвходах. Эти постоянные напряженияпоступают на входы цычитателя 12,навыходе которого формируется напряжение постоянного тока пропорциональное величине полного фраэмаха"усиленного импульсного напряжения раэбаланса и соответствующее ему пополярности независимо от дрейфа нуляусилителя 7, Выходное напряжение вы О читателя 12 воздействует на формирователь 13 выходного сигнала, изменяявеличину.х параметра его выходногосигнала таким образом, чтобы восстановить равновесие моста, характе ризуемое равенством напряжений навходах усилителя 7, В результате характеристика преобразователя широтно-импульсного функционального преобразователя будет определяться вы ражением" И) "2(6)9 х) (8)где ЧЯ х ) и щх) - функциональныехарактеристики первого и второго уп 25 равляемых делителей 3 и 4 соответственно.В качестве параметра х выходногосигнала формирователя 13 могут бытьиспользованы цифровой код или механиЗО ческое перемещение, при этом Формирователь 13 должен быть соответствен. но выполнен в виде управляемого генератора цифрового кода или исполнительного двигателя, а управляемые 35 делители напряжения - в виде преобра-зователей код - напряжение или потенциометров. Кроме того, в качестве выходного параметра х может быть использована длительность прямоугольных 40 импульсов, следующих с частотой, всотни раз превышающей частоту следования входных импульсов, для чегоФормирователь 13 должен быть выполнен в виде генератора. прямоугольных 45 импульсов управляемсй длительностис необходимой частотой следования.При этом в качестве управляемых делителей напряжения могут быть использованы импульсные делители напряжения на вхОды кОтОрых пОступает напряжение импульсов, следующих с частотой, значительно меньшей частотыследования управляющих (.выходных )импульсов, так что входные импульсныенапряжения импульсных делителей яв ляются для них квазипостоянныйи.ииграют роль их опорных напряжений.Полиномиальные преобразователи,1 и 2 относительной длительностиимпульсов работают следующим образом.На каждый линейный преобразователь длительности импульсов в их амплитуду поступает последовательность Однополярных импульсов напряжения, подобная входному сигналу.65 Фильтр 22 верхних частот не пропус 99328950 фили где р = О для слагаемых, определяющих сигналы, подаваемые на входы сумматора 17 непосредственно; я = 1 для слагаемых, определяющих сигналы, подаваемые на входы сумчатора 17 через инверторы. 60 кает постоянную составляющую этой импульсной последовательности, в результате чего на выходе фильтра имеет место двухполярный импульсный процесс, в котором амплитуды положительных и отрицательных импульсов соответственно равны:Г(.-. - , =), 10 где П - амплитуда входных импульКсов линейного преобразователя длительности импульсов в их амплитуду.Зависимость амплитуд Ук и О от относительной длительности импульсов используется для получения преобразования относительной длительности импульсов в их амплитуду. Однополупериодный выпрямитель 23 пропускает токо импульсы одй полярности,и, следовательно, на его выходе восстанавливается однополярный импульсный процесс, но амплитуда импульсов на выходе выпрямителя зависит от величины 6 входного сигнала данного линейного преобразователя в соответствии с одной иэ приведенных зависимос- . тей, а развязывающий усилитель 24 служит для согласования выхода выпрямителя с входом последующих линей" ных преобразователей длительности импульсов в их амплитуду или усилителя напряжения разбаланса.Соответственно, для преобразователя 1 или 2, содержащего только щ последовательно соединенных линейных преобразователей 14 - 1 б (без сумматора 17) длительности импульсов в их амплитуду, где в каждом линейном преобразователе выпрямитель 23 пропускает импульсы одной и той же 40 полярности, характеристика полиномиального преобразователя будет иметь вид Е(9) =(4-О) или9)=ОВ полной схеме преобразователей 1 и 2включающих в себя сумматоры 45 17) характеристика преобразования относительной длительности импульсов в амплитуду будет иметь вид.Этим обуславливаются широкие возможности получения характеристикпреобразования, реализуемых преобразователями 1 и 2 в виде различныхнелинейных функциональных зависимостей при помощи полиномиальной аппроксимации, а в схеме предложенногопреобразователя в целом в соответствии с вышеприведенным выражением дляего характеристики преобразованияобеспечивается также воэможностьаппроксимации заданных нелинейныхфункций преобразования относительной длительности прямоугольных импульсов 9 в параметр х дробно-рациональным приближением как непосредственно заданной функции, так ифункции, обратной заданной,Предложенный преобразовательобеспечивает возможность преобразования информации с повышенной, посравнению с прототипом, точностью,достигаемой за счет введения в схему устройства узлов, исключающихвлияние дрейфа усилителя напряженияразбаланса на результаты преобразования, чем и определяются его технико-экономические преимущества.Формула изобретения1. Широтно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий два полиномиальных преобразователя относительной длительности импуль,сов, первый из которых подключен сигнальным входом к входу широтно- импульсного сигнала, а второй соединен выходом с первым входом усилителя напряжения разбаланса, подключенного вторым входом к выходу первого управляемого делителя напряжения, соединенного управляющим входом с выходом формирователя выходного сигнала и с упраВляющим входом второго управляемогоделителя напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности функционального преобразования, в него дополнительно введены развязывающие усилители, ключиамплитудные выпрямители и вычитатель, подклю" ченный выходом к входу формирователя выходного сигнала, а входами - к выходам первого и второг амплитудных выпрямителей, соединенных входами соответственно с выходами первого и второго ключей, подключенных сигнальными входами к выходу усилителя напряжения разбаланса, а управляющими входами - к входу широтнО-импульсного сигнала и к сигнальйому входу второго управляемого делителя напряжения, соединенного выходом через первый раэвйзывающий усилитель с сигнальным входом второго полиноми.ального преобразователя относительной длительности импульсов, причем выход первого полиномиального преобразователя относительной длительности импульсов подключен через второй раэвязывающий усилитель к сигнальному входу первого управляемого. делителя напряжения.2, Преобразователь по п. 1, о тли ч а ю щ и .й с я тем, что каждый полиномиальный преобразователь относительной длительности импульсов содержит сумматор и группу последовательно соединенных линейных преобразователей длительности импульсов в их амплитуду, первый иэ которых подключен входом к сигнальному входу полиномиального преобразователя относительной длительности импуль" сов и к первому входу сумматора, соединенного остальными входами с выходами линейных преобразователей длительности импульсов в их амплитуду, а выходом - с выходом нолиномиального преобразователя относитель.ной длительности импульсов. 3. Преобразователь по пп. 1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтокаждый линейный преобразователь дли"тельности импульсов в их амплитудусодержит развяэывающий усилитель,однополупериодный выпрямитель ифильтр верхних частот, вход которого является входом линейного преобразователя длительности импульсовв их амплитуду, а выход соединен 10 через однополупериодный выпрямительс входом развязывающего усилителя,выход которого является выходам линейного преобразователя длительности импульсов в их амплитуду.15:, Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 736122, кл. 0 06 0 7/16, 1976.2. Авторское свидетельство СССР 2 О Р 665377, кл. Н 02 И 5/16, 1976.3. Смолов В,Б. функциональныепреобразователи ин 4 ормации Л.,Энергоиздат, 1981, с, 203-204,рис. 5-26 прототип.