Времяимпульсное множительно-делительное устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании времяимпульсных вычислительных устройств, систем управления и регулирования и информационно-измерительных систем. Целью изобретения является повышение быстродействия . Поставленная цель достигается тем, что в множительно-делительное устройство, содержащее умножающий уравновешенный мост, в каждое 01 Uenr плечо которого включены управляющие проводимости 1, 2, 3 и 4, широтноимпульсный модулятор 5, источник опор ного напряжения 6 и запоминающий конденсатор 18, введены два ключа 12 и 13, интегратор 14, последовательно соединенные первый повторитель 7 и первый токозадающий резистор В, последовательно соединенные второй повторитель 9, инвертор 10 и второй токозадающий резистор 11,последовательно соединенные генератор синхроимпульсов 15, формирователь импульсов 16, триггер 17. Сущность изобретения заключается в том, что процесс преобразования Ш1Ф1-сигналов производится циклически за два периода ШИМ-сигнала в каждом цикле. В первом периоде производится определение разности средних значений (за период ШИМ- сигнала) напряжений третьей и четвертой верщин уравновешенного моста и запоминание ее значения, которое во втором периоде интегрируется и преобразуется в приращения относительной длительности выходных импульсов . 1 ил. I (Л й (ЧС 8 - % °lh i fljm.ip

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (594 С 06 С 7 161

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABl QPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3217722/18-24 (22) 11.12.80 (46) 15.12.86. Бюл. ¹ 46 (72) А.Н.Шаров (53) 681.335(088.8) (56) Смолов В.Б. и Угрюмов Е.П. Времяимпульсные вычислительные устройства. Л.: Энергия, 1968.

Смолов В.Б., Угрюмов Е.П. и др.

Комбинированные вычислительные устройства с временной модуляцией параметров и сигналов для систем управления и моделирования. — Automatizace, ЧССР, 1976, № 6. (54) ВРЕМЯИМПУЛЬСНОЕ МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании времяимпульсных вычислительных устройств, систем управления и регулирования и информационно-измерительных систем. Целью изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель дости, гается тем, ч-.о в множительно-делительное устройство, содержащее умножающий уравновешенный мост, в каждое

„,SU» 1277142 А 1 плечо которого включены управляющие проводимости 1, 2, 3 и 4, широтноимпульсный модулятор 5, источник опорного напряжения 6 и запоминающий конденсатор 18, введены два ключа 12 и

13, интегратор 14, последовательно соединенные первый повторитель 7 и первый токозадающий резистор 8, последовательно соединенные второй повторитель 9, инвертор 10 и второй токозадающий резистор 11,последовательно соединенные генератор синхроим— пульсов 15, формирователь импульсов

16, триггер 17. Сущность изобретения заключается в том, что процесс преобразования ШИМ-сигналов производит- а ся циклически за два периода ШИМ-сигЯ нала в каждом цикле. В первом периоде производится определение разности средних значений (за период ШИМсигнала) напряжений третьей и четвертой вершин уравновешенного моста и запоминание ее значения, которое во втором периоде интегрируется и преобразуется в приращения относительной длительности выходных импульсов. 1 ил.

1 127

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании времяимпульсных вычислительных устройств, систем управления и регулироцания.и информационно-измерительных систем.

Известны устройства для выполнения операций умножения, содержащие импульсные делители напряжения,сглаживающий усилитель и замкнутый широтно-импульсный модулятор.

Недостатками таких устройств являются низкое быстродействие, а также ограниченные функциональные возможности. Недостатки устройств устраняются в различных мостовых времяимпульсных вь3числительных устройствах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее урановешенный мост, в кажцое плечо которого включены управляемые проводимости, управляющие входы которых являются информационными входами устройства,широтно-импульсный модулятор, выход которого является выходом устройства и подключен к одному из управляющих входов второй управляемой проводимости, источник ОпорнОго напряжбния, выхОд co Top oI" o подключен к пер13Ои вершине уравновешенного моста, вторая вершина которого поцключена к шине нулевого потенциала, и запоминающий конденсатор.

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, связанное с необходимостью фильтрации импульсных IIoToKQB проводимые гиней.ным филь гром — апериодическим звеном первого порядка. Приближенно можно сказать, что величина пульсаций напряжения на конденсаторах определяет точность преобразования. Для получения то чности 1X необходима постоянная времени для RC-фильтра первого порядка, равная 100 периодам п|иротно-импульсного сигнала, для точности 0,17. — тысяча периодов и т.д.

Целью изобретения является повьппе ние быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что, в множительно-делительное устройство, содержащее умножающий уравновешенный мост, в каждое плечо которого включены управляемые проводимости„ управляющие входы которых являются информационными входами устройства, широтно-.импульсный модулятор, 7142 выход которого является выходом устройства и подключен к одному и.з yIIравляющих входов второй управляемой проводимости, источник опорного напряжения, выход которого подключен к первой вершине умножающего уравновешенного моста., вторая вершина которого подключена к шине нулевого потенциала,и запоминающий конденсатор, 10 одна обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, введе.ны два ключа, интегратор, последователь— но соединенные первый повторитель и первый токозадающий резистор, после15 довательно соединенные второй повторитель, инвертор и второй токозадающий ре.зистор, последовательно соединенные генератор синхроимпульсов,формирователь импульсов, триггер, входы повторителей подк3почены соответственно к третьей и четвертой вершинам умножающего уравновешенного моста, вторые выводы токозадающих резисторов объединены и подключены к информаци25 онному входу первого ключа, выход которого подключен к информационному входу второго ключа и к другой обкладке запоминающего конденсатора, выход второго. ключа подключен к информационному входу широтно-импульсного модулятора, управляющий вход которого подключен к выходу "åíåðàòîðà синхроимпульсов, прямой выход триггера подключен к управляющему входу первоЗ5 го ключа, а инверсный выход триггера подк3почен к управляющему входу второ- го ключа.

На чертеже представлена функцио— нальная схема времяимпульсного множительно-делительнэго устройства. устройство состоит из уравновешенного моста, плечи которого содержат управляемые проводимости 1, 2, 3 и 4.

+Q „,ГЯ,, 7 Я . +Q ). с вершинами а,..., а,, управ ля опгие входы которых являются информационными входами устройства, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 5, выход которого является выходом устройства, соединенным как минимум с одним управляющим входом второй управляемой проводимости, 6 olIopHQFo напряжения, выход которого подключен к первой

55 вершине уравновешенного мо"та, вершина которого подключена к шине нулевого потенциала, третья и четвертая вершины уравновешенного моста соединены соответственно через пов3 12771 торитель 7, токозадающий резистор

8 и через второй повторитель 9,инвертор 10и токозадающий резистор 11 с информационным входом ключа 12, выход которого через последовательно соединенные ключ i3 и интегратор

14 соединен с первым входом IIIHM 5 второй вход которого подключен к выходу генератора 15 синхроимпульсов и к входу формирователя 16 импульсов, 10 при этом выход формирователя 16 импульсов соединен со счетным входом триггера 17, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с управляющими входами ключей 12 15 и 13, а запоминающий конденсатор 18

I подключен между точкой соединения ключей 12 и 13 и общей шиной. Сущность изобретения заключается в том, что процесс преобразования 20

IlIHM-сигналов производится циклически за два периода ШИМ-сигнала в каждом цикле. В первом периоде производится определение разности средних значений (за период ШИМ-сигнала) напряжений 25 третьей и четвертой вершин уравнове— шенного моста и запоминание ее значения,которое во втором периоде интегрируется и преобразуется в приращения относительной длительности вы- 30 ходных импульсов. Число циклов до достижения установившегося режима определяет длительность переходного процесса. (быстродействие), минимальное значение которого — один цикл (два периода ШИМ-сигнала) может быть достигнуто в предлагаемом устройстве для отдельных случаев.

Времяимпульсное множительно-делительное устройство работает следую в 40 щим образом.

В установившемся режиме для мостовых времяимпульсных устройств выполняется условие

Я, О 45 г где g г относительные длитель3 4 ности IIIHM-сигналов.

Это условие выполняется только в случае равенства средних значений напряжений в третьей и четвертой вершинах т. е. U, = U или мируется с помощью повторителя 9 и инвертора 10. Причем повторители 7 и 9 выполняют роль развязки между изменяющимися выходными сопротивлекиями плеча уравновешенного моста

+ Б, при R8 = R11, где — постоянная времени зарядной цепи R8 С .18/2;

Т вЂ” период ШИМ-сигнала;

П вЂ” напряжение на конденсаторе в предыдущий период.

В установившемся режиме U, = О, Uç U4 Р

Во втором периоде ключ 12 размы— кается, ключ 13 замыкается и запоминающий конденсатор 18 подключается к входу интегратора 14, чем изменя— ется его выходное напряжение U«.Ïðè использовании генератора синхроим— пульсов с линейным изменением сигнала (треугольной или пилообразной формы) П = К, где К— коэффициент пропорциональности; напряжение во втором периоде IIIHM-сигнала (t = fO;T))

- г IТ

-U -е г t /T - + U

С1 2 и uli где г постоянная времени разря да конденсатора 18; постоянная времени интегратора; напряжение на выходе интегратора в предыдущий период ШИМ-сигнала.

U и остальной частью схемы. В простых случаях повторитель 7 и резистор 8 могут отсутствовать.

Ключи 12 и 13 работают в противофазе от триггера 17, изменяющего свое состояние каждый период ШИМ вЂ сигнала от генератора 15 синхроимпульсов через формирователь 16 импульсов.

Если, например, генератор 15 синхроимпульсов используется треугольной, пилообразной, синусоидальной и т.д. формы, а триггер 17 — на потенциаль-, ных элементах, то формирователь импульсов может быть выполнен как компаратор.

Предположим, в первый период ШИМсигнала ключ 12 замкнут, а ключ 13 разомкнут. В конце периода (t< = Т) на запоминающем конденсаторе 18 выделяется напряжение, равное разности зсри д ср

1 - Ti c

= — (U — U )(1 — Š)+

c) 2 Ь Р <ср

7142 6 жающий уравновешенный мост,в каждое плечо которого включены управляемые проводимостй, управляющие входы которых являются информационными входами устройства, широтно-импульсный модулятор, выход которого является выходом устройства и подключен к одному из управляющих входов второй . управляемой проводимости, источник опорного .напряжения, выход которого подключен к первой вершине умножающего уравновешенного моста, вторая вершина которого подключена к шине нулевого потенциала, и запоминающий конденсатор, одна обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродейст— вия, в него введены два ключа, инте20 гратор последовательно соединенные первый повторитель и первый токозадающий резистор, последовательно соединенные второй повторитель, инвертор и второй токозадающий резистор, 25 последовательно соединенные генератор синхроимпульсов, формирователь импульсов, триггер, входы повторителей подключены соответственно к третьей и четвертой вершинам умножаю30 щего уравновешенного моста, вторые выводы токозадающих резисторов объединены и подключены к информационному входу первого ключа, выход которого подключен к информационному входу второго ключа и к другой обкладке запоминающего конденсатора, выход второго ключа подключен к вхо ду интегратора, выход которого подключен к информационному входу широтщ но-импульсного модулятора, управляющий вход которого подключен к выходу генератора синхроимпульсов, прямой выход триггера подключен к управК э

W (р) э 1 + 2 Т,.Р + Т у" где К, эквивалентный коэффициент передачи; эквивалентная постоянная

Составитель Т.Сапунова

Texpед М.Ходанич, Корректор C.Ыекмар

Редактор И.Рыбченко

Заказ б669/44 . Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная,4

5 127

Из уравнений для U, „и Б„для скачкообразного изменения входного сигнала H, g или 6 можно опре3 делить параметры схемы L и T з для достижения максимального быстродействия во второй период ШИМ-сигнала. Это положение справедливо для многих типов устройств. В общем случае эквивалентная передаточная функция представляется колебательным звеном времени; — параметр колебательности; р — оператор.

Уровень пульсации сигнала U или

И

0 в установившемся режиме при идеальных ключах и операционных усилителях равен нулю.

В частном случае при использовании источника опорного напряжения двух знаков повторители 7 и 9, резистор 8 и входной резистор инвертора 10 могут отсутствовать. Но в этом случае требования к колебаниям напряжений обоих знаков предъявляются значительно более жесткие.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении быстродействия мостовых времяимпульсных устройств. При выполнении в частном случае операции умножения может быть получено повышение быстродействия в 10-1000раз в зависимости от требуемой точности и независимо от скважности входных сигналов.

Формула и з о б р е т е н и я

Времяимпульсное множительно-делительное устройство, содержащее умноляющему входу первого ключа, а инq5 версный выход триггера подключен к управляющему входу второго ключа.