Перемножитель аналоговых сигналов

 

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повьшение точности работы. Перемножитель аналоговых сигналов содержит операционный усили тель 1, триггер 2, накопительный конденсатор 5, ключи 3 и 4, Работа устройства основана на изменении коэффициента заполнения импульсов на выходе триггера 2 пропорционально произведению сигналов-сомножителей , 5 ил. i (Л с Э/4 cptte.l

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 06 6 7/161

ВСГ:,)

0ПИСДНИК ИЗ0БРКтКНия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 396 1881/24-24 (22) 05.10,85 (46) 15.03.87. Бюп. Ó 10 (72) А. Д. Широков (53) 681,335(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 1030813, кл. G 06 G 7/161, 1982.

Алексенко А. Г. и др. Применение прецизионных аналоговых интегральных схем. M. Радио и связь, 1981, рис. 3.21. с. 99.

„„SU„„1297082 А1 (54 ) ПЕРЕИНОЖИТЕЛЬ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах..

Целью изобретения является повышение точности работы. Перемножитель аналоговых сигналов содержит операционный усилитель 1, триггер 2, накопительный конденсатор 5, ключи 3 и 4. Работа устройства основана на изменении коэффициента заполнения импульсов на выходе триггера 2 пропорционально произведению сигналов-сомножи- ср телей. 5 ил.

1 129

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Целью изобретения является повышение точности работы.

На фиг. 1 изображена функциональная схема перемножителя аналоговых сигналов; на фиг. 2-4 — временные диаграммы сигналов; на фиг. 5 — статические характеристикй.

На чертежах приняты следующие обозначения: операционный усилитель 1, триггер 2, первый, второй ключи 3 и 4, накопительный конденсатор 5, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой масштабные резисторы 6-11, первый и второй источники сигналовсомножителей 12 и 13, выход 14, шина нулевого потенциала 15.

Рассмотрим сначала работу при отсутствии сигналов от первого и второго источников 12 и 13. Операционный усилитель 1 за счет отрицательной инерционной и жесткой положительной обратной связей находится в режиме релаксационных колебаний, опрокидываясь каждый раз, когда величина напряжения отрицательной обратной связи, выделяемая, на четвертом масштабном резисторе 9, достигает величины напряжения положительной обратной связи, выделяемой на первом и шестом масштабных резисторах б и 11. На выходе

1 операционного усилителя 1 имеется напряжение прямоугольной формы с коэффициентом заполнения примерно равным 0,5 (фиг. 26). На выходе триггера 2 и соответственно на выходе 14 также имеются импульсы прямоугольной формы с частотой в два раза ниже и коэффициентом заполнения равным 0,5 (фнг. 2в). В этом режиме состояние первого и второго ключей 3 и 4 не оказывает влияния на работу, так как ,на вход операционного усилителя 1 в обоих случаях подается нулевой сиги

7082 2 денсатор 5 разряжается по более крутому участку экспоненты, а заряжается — по более пологому.

Запишем выражения для длительностей полупериодов t u t (фиг. Зб) считая, что ширина петли а (фиг. За) много меньше максимального сигнала отрицательной обратной связи, что легко выполняется на практике, тогда

10 можно считать, что изменение сигнала отрицательной обратной связи внутри линий переключения происходит не по экспоненте, а по прямой линии, с учетом этого

t (1) При появлении напряжения на первом источнике сигнала-сомножителя 12 автоколебания операционного усилителя 1 становятся несимметричными. Например, при положительном сигнале (фиг. За) увеличивается длительность положительных полупериодов на выходе операционного усилителя 1 и уменьшается отрицательных. Происходит это за счет того, что накопительный конt, (2) где а — ширина петли, равная удвоен20 ной величине напряжения положительной обратной связи;

Ь вЂ” тангенс угла с (заряд накокительного конденсатора 1); с — тангенс угла ф (разряд нако25 пительного конденсатора 1).

Коэффициент заполнения на выходе операционного усилителя 1 равен

y= -- ——

1 с

1, +1 Ь+с (3)

30 Статическая характеристика автоколебательного широтно-импульсного модулятора на операционном усилителе

1 представляет собой прямую линию, имеющую срыв колебаний на краях диапазона, т.е. в рабочем диапазоне имеется прямопропорциональная зависи— мость коэффициента заполнения от величины входного сигнала = К "U,, (4)

40 где К вЂ” коэффициент пропорциональности; — напряжение первого источника

1 сигнала-сомножителя 12.

45 При изменении величины коэффициента заполнения относительная продолжительность импульсов на выходе тригал, гера 2 остается равной 0,5. Рассмотрим теперь работу при наличии сигнала на выходе второго источника сигнала-сомножителя 13, при этом для простоты примем, что сигнал первого источника сигнала-сомножителя

12 равен нулю, эпюры напряжений для

55 этого случая представлены на фиг. 4.

Будет считать, что при высоком уровне сигнала на первом выходе триггера

2, первый ключ 3 находится в замкнутом состоянии, при низком — в разомк82

3 12970 нутом. При замкнутом состоянии перво. го ключа 3 линии переключения опера— ционного усилителя 1 смещены на величину сигнала второго источника сигнала-сомножителя 13, при размыкании первого ключа 3 они возвращаются в исходное положение. Вследствие этого при положительном сигнале второго источника сигнала-сомножителя 13 время заряда положительного конденсата- 10 ра "1 увеличивается при подключении сигнала-сомножителя (т.е. при замкнутом первом ключе 3) и уменьшается при отсутствии этого сигнала (при размыкании первого ключа 3). Это приводит 15 к изменению длительности соседних периодов на выходе операционного усилителя 1 и к соответствующему изменению коэффициента заполнения сигнала на выходе триггера 2. Иэ временных 20 диаграмм сигналов, изображенных на фиг. 4 видно, что положительные импульсы на выходе импульсного усилителя 1 в периоды, совпадающие с высоким уровнем напряжения на выходе триг-25 гера 2 (первый ключ 3 замкнут), увеличиваются по длительности, а положительные импульсы на выходе операционного усилителя 1 в периоды, совпадающие с низким уровнем напряжения 30 на выходе триггера 2 (первый ключ 3 разомкнут}, уменьшаются по длительности, приводя к соответствующим изменениям длительностей периодов на выходе операционного усилителя 1 и, полупелиодов на выходах триггера 2.

Из рассмотренной работы следует, что при изменении сигнала-сомножителя от второго источника 13 происходит изменение коэффициента заполнения40 на выходе триггера 2 за счет измене.ния положительного полупериода на выходе операционного усилителя 1. При этом диапазон изменения по входному сигналу равен ширине петли а, а воз- 45 можный коэффициент преобразования определен начальной длительностью полсжительных импульсов операционного усилителя 1. В свою очередь длительность положительных импульсов опера" 50 ционного.усилителя 1 определяется первым источником сигнала-сомножителя 12.

Таким образом, имеет место зависи-55 мость коэффициента заполнения на выходе триггера 2 от произведения входных сигналов-сомножителей

1 К ц = — — -- U tt (>)

2 2а где П, U — напряжения первого и второго источников сигналов-сомножителей.

Точность работы определяется только погрешностью первого и второго ключей 3 и 4 и не зависит от "дрейфа" операционного усилителя 1. формулаизобретения

Перемножитель аналоговых сигналов, содержащий операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен первый вывод первого масштабного резистора, второй и третий масштабные резисторы, первые выводы которых подключены к первой обкладке накопительного конденсатора, четвертый, пятый и шестой масштабные резисторы, первый вывод шестого масштабного резистора соединен с выходом пер- . вого ключа, второй ключ, первый и второй источники сигналов-сомножителей, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введен триггер, причем второй вывод первого масштабного резистора через первый источник сигнала-сомножителя подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод второго масштабного резистора соединен с первым выводом четвертого масштабного резистора и с инвертирующим входом операционного усилителя, к выходу которого подключен второй вывод третьего масштабного резистора, вход триггера и первый вывод пятого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с вторым выводом шестого масштабного резистора, первый вывод которого через второй ключ подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод пятого масштабного резистора соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, вход первого ключа через второй источник сигнала-сомножителя подключен к шине нулевого потенциала, первый выход триггера соединен с управляющим входом первого ключа, вто-. рой выход триггера является выходдм перемножителя и подключен к управляющему входу второго ключа, второй вывод четвертого масштабного резистора и вторая обкладка накопительного конденсатора соединены с шиной нулевого потенциала.

I 297082

Уровни переключения -ширина петли гнал олримельиой юйсдюи ерекииа ни ппримеюиой адрамнай с&эи

1297082

pod переключениа при замкнутом пербси юче 3

Юртах) Составитель О. Отраднов

Техред Л.Сердюкова

Редактор T. Парфенова

Корректор А. Зимокосов

Подписное

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

Заказ 784/54 Тираж 673

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Сигнал алаще ь иод

rEnsa

МИЛаги еключения кнувои иерйм ююче Я а рюжение а Рыжее ионна гв миле м/

4ЮЦлах)

=4Юфлах)