Развертывающий усилитель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 118398 51)4 ь 06 С 7/12 АНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(7 1) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.335 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР698004, кл. С 06 С 7/12, 1978,Авторское свидетельство СССР798876, кл, С 06 С 7/12, 1979, (54)(57) РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ содержащий соединенные последовательно первый сумматор, интеграто основной релейный элемент, первый вход первого сумматора является входом усилителя, второй сумматор,отличающийся тем, что,с целью повышения точности работы,в него введена группа релейных элементов, причем число релейных элементов в группе - четное, выходосновного релейного элемента подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединенс вторым входом первого сумматора,входы релейных элементов группыподключены к выходу интегратора,выходы,релейных элементов группысоединены с соответствующими входами второго сумматора, выход которого является выходом усилителя.50 55 Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в англоговых вычислительных машинах.Целью изобретения является повышение точности работы.На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного развертывающего усилителя; на фиг, 2-5 - временные диаграммы сигналов.Усилитель содержит основной релейный элемент 1, группу 2 -2 релейных элементов, первый 3 и второй4 сумматоры, интегратор 5, вход 6и выход 7 развертывающего усилителя.Развертывающий усилитель работает следующим образом,Основной релейный элемент 1 игруппа 2 релейных элементов, числокоторых в группе должно быть четным,имеют симметричные относительно нулевого уровня пороги переключения+В, Выходной сигнал репейных элементов изменяется дискретно в пределах +Л. Коэффициенты передачи первого и второго сумматоров 3 и 4 приняты равными единице, Интегратор 5имеет неинвертирующую функцию передачи.Ограничимся рассмотрением варианта, который предполагает наличие трех релейных элементов (фиг. 26), имеющих пороги переключения +В, +В и +В , причем+В (+Б +В ),Считаем, что в начальный момент времени с = О, релейные элементы находятся в состоянии +А (фиг.2 в,г,д) и сигнал на входе 6 равен нулю (фиг.2 а). В этом случае на выходе 7 формируется импульс с амплитудой равноц 3 Л (фиг,2 е), а выходной сигнал интегратора 5 нарастает в "положительном" направлении (фиг.26), В момент времени . (фиг,26) основной релейный элемент 1 переключается и сигнал на его выходе (фиг,2 в) .меняет знак на противоположный, Это влечет за собой уменьшение амплитуды сигнала на выходе 7 Удо уровня +А (фиг.2 е) и снижение темпа нарастания выходного си, нала интегратора 5 (фиг.26). В момент времени Т (фиг.26) всостояние - Л переходит релейный 5 10 15 20 25 30 35 40 45 элемент 2 (фиг.2 г), а сигнал навыходе 7 (фиг,2 е) меняет знак напротивоположный, В следующем циклепреобразования сигнал на выходе интегратора (фиг,26) нарастает в "отрицательном" направлении, В моментвремени выполнения условия равенства выходного сигнала интегратора 5порогу, равному -В, происходитпереключение релеййого элемента 1(фиг.26 ив) и на выходе 7 формируется импульс положительной полярности (фиг.е), За время Т этапориентации состояний релейных элементов 1 2 и 2 заканчивается. Ре 1 2лейные элементы 2 и 2 находятся впротивоположных состояниях(фиг,2 г и д),а в режим автоколебаний входит тракт,образованный интегратором 5 и релейным элементом 1 (фиг,2 в). Учитывая,что сигнал на входе 6 равен нулю(фиг,2 а), в течение времени То"скачком" на величину х(с) ( х 1 ,гдех = А - первая зона изменения сигч 5нала на входе 6, при которой состояние релейных элементов 2 и 2 противоположны (фиг,2 г и д),Тогда за время Т о 2(фиг.2 в и е)постоянная составляющая сигнала навыходе 7 пропорциональна величинесигнала на входе 6, Происходит этовследствие того, что в один из "полупериодов" автоколебаний сигнална выходе интегратора 5 (фиг,26)изменяется под действием суммы сигналов на входах первого сумматора3 (фиг.2 а и е), а в другой "полупериод - под действием разностиэтих сигналов.1 Предположим, что в момент времени ь 4 (фиг.2 а) сигнал на входе 6 увеличился до величины хх(1 ( х 2, где (х 2 - х ) - вторая зона изменения амплитуды сигнала на входе 6. Тогда, вследствие того, что х(1) -У ц(сО, выходной сигнал интегратора 5 (фиг,26) будет продолжать изменяться в положительном направлении.При выполнении условия равенства выходного сигнала интегратора 5 порогу В переключения релейного элемента 2, не произойдет, так как1183988 У х 3он находится в отрицательном состоянии (фиг.2 г), а в момент времени равенства выходного сигнала интегратора 5 порогу В 5 (фиг.26) репейный блок 2 2 переключается (фиг,2 д) и его выходной сигнал станет равным -А. Это влечет за собой увеличение амплитуды сигнала на выходедо уровня -ЗА (Фиг.2 е). При этом на выходе первого сумматора 3 результирующий сигнал окажется "отрицательным" и выходной сигнал интегратора (фиг.26) начнет изменяться вотрицательную сторону.При равенстве выходного сигнала интегратора 5 порогу В - репейный элемент 1 переключается (Фиг.26 и в), а амплитуда импульсов на выходе 7 снизится до значения -А (фиг.2 е). По мере роста сигнала на входе б (фиг.2 а) темп нарастания сигнала на выходе интегратора 5 будет увеличиваться (фиг,26), а темп спада уменьшаться, В результате зона -2 А сигнала на выходе 7 (Фиг.2 е) будет "заполняться" импульсами Ур (Г)Р (фиг.2 в), а результирующая Функция передачи РОУ будет иметь вид где У - полезная составляющая на выходе 7,Предположим, что сигнал на входе б (фиг.За) линейно изменяется в "отрицательном" направлении.До момента времени Й (фиг.За) релейные элементы 2,22 находятся в противоположных состояниях, что приводит к взаимной компенсации их выходных напряжений (фиг.2 ги д). Репейный элемент 1 с интегратором 5 находится в режиме устойчивых. авто- колебаний (фиг.36 и в), а сигнал на выходе 7 меняется по знаку в пределах А (фиг.Зе), При С 3сигнал х(й) ) -х Ииг.За), поэтому сигнал на выходе интегратора 5 (Фиг.36) нарастает в отрицательном направлении, что в момент времени 1 приводит к переключению релейного элемента 2 (фиг.Зг) и увеличению амплитуды сигнала на выходе 7 до уровня +ЗА (фиг.Зе), С ростом сигнала на входе б (фиг.За) зона + 2 А (фиг.Зе) сигнала на выходе 7 "заполняется" сигналом УР 1 с выхода релейного элемента 1 (Фиг.Зв). 4Таким образом, прих(С) 1 с 1 х 119 репейные элементы 2 и 2 находятся2в противоположных состояниях, когдаих выходные сигналы взаимно компенсируются, а импульсы на выходе 7изменяются по амплитуде в пределах+А. В случае 1 х) 1 х 1 релейныеэлементы 2 и 22 находятся в одинаковых состояниях, знак которых про тивоположен знаку сигнала на входеб, а частотно-широтно-импульсная модуляция осуществляется во второйзоне 2 А (фиг.2 з и е). В случае уве-,личения общего (нечетного) числа репейных элементов результирующий амплитудный диапазон сигнала на выходе будет разделен на несколько бо 1 11лее мелких (по амплитуде) зонмодуляции. В результате при фильтрации напряжения на выходе 7 амплитуда пульсаций сигнала на выходе демодулирующего фильтра будет сниженабез увеличения постоянной временифильтра, т,е. введение группы релей ных элементов позволяет повыситьточность работы развертывающегоусилит ля. Рассмотрим режим работы при не 30симметричных порогах переключениярепейных элементов 1, 2и 22. Пред.положим, что В ( ВВ иВ 1(4-В,1-В, (Фиг. 46). Тогда в момент времени С(Фиг. 46) репейныйэлемент 1 перейдет в состояние -АЗ 5 (фиг,4 в), а в момент времени(фиг.46) произойдет переключениерепейного элемента 2 (фиг.4 г). При) 2 сигнал на выходе 7 равен -А(фиг.4 е) и сигнал на выходе интегра 40 тора 5 (Фиг.46) будет изменяться в"отрицательном направлении,. покане достигнет уровня -В 2, при которомпроизойдет очередное срабатываниерелейного элемента 2 1,В дальнейшем при О с х ( х 1в течение времени со(фиг.4 г) в режиме автоколебаний будут работатьинтегратор 5 и репейный элемент 2Ва репейные элементы 1 и 2 будут50,2 внаходиться в противоположных стати"ческих состояниях (Фиг.4 в и д). В момент времени С 5(фиг.4 а), когда х(Т) 1 х репейный элемент 2 55 перейдет в статическое состояние -А(фиг.4 г), а в режиме переключенийокажется релейным элемент 2 2При х(с) ( О (фиг,5 а) до моментавременив режиме переключенийнаходится релейный элемент 2(фиг,5 г), В момент времени Скогдах(Т)) 1 -х1 релейный элементпереходит в статическое состояние +А (фиг.5 г), аналогичное состояние релейного элемента 2 (фиг.5 д),а в режим автоколебаний включаетсярелейный элемент 1 (фиг,5 в), Приэтом амплитудапилы" на выходе интегратора 5 (фиг,5 б) нормируетсязоной +В,Таким образом, асимметрия порогов переключения релейных элементов не сказывается на характеристикесигнала на выходе 7, однако приводит к изменению алгоритма работырелейных элементов 1, 2 и 2 , которые теперь периодически в зависимости от знака и уровня сигнала навходе 6 находятся как в статическом,так и в автоколебательном режимах.1 О Такой режим работы в ряде случаевоказывается более предпочтительнымс позиции надежности развертывающего усилителя в целом, так как позволяет распределить равномерно меж ду всеми релейными элементами числоих включений, приходящихся на единицу времени .0 Тираж 709 ПодпиВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4 ка илиал ППП Патент, г,ужгород, ул.П Составитель О.Отрадноведактор П.Коссей Техред М.Надь Кор