Развертывающий преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

786 А1 (19) (11) (51)4 0 06 G 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3861580/24-24 (22) 07.01.85 (46) 07.03.88. Вюл. М 9 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Л.И.Цытович, В.А.Дегтярев и Н.В.Поваров (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 5151)7, кл. G 06 G 7/12, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 523525, кл. Н 03 К 7/08, 1975. (54)(57) РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содермащий интегратор и релейный блок, выход которого через масштабный резистор обратной связи подключен к входу интегратора, датчик сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем изменения частоты развертывания обратно пропорционально температуре окружающей среды, в него введены первый, второй, третий и четвертый масштабные резисторы и первый и второй отсекающие диоды, вход интегратора соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является входом преобразователя, выход интегратора через второй масштабный резистор соединен с входом релейного блока и с первыми выводами третьего н четвертого масштабных резисторов, второй вывод третьего масштабного резистора соединен с первым выводом датчика сигналов, второй вывод которого подключен к аноду первого отсекающего диода, катод которого соединен с выходом релейного блока и с анодом второго .отсекающего диода, катод которого подключен к второму выводу четвертого масштабного резистора, выход релейного блока является выходом преобразователя, причем релейный блок содермит соединенные последовательно предварительный усилитель и усилитель мощности, выполненный на транзисторах,. вход предварительного усилителя является входом релейного блока, выходом которого является выход усилителя мощности, а датчик сигналов выполнен на терморезисторах, которые имеют тепловой контакт с транзисторами усилителя мощности

1379786

Изобретение относится к усилительным устройствам с широтно-импульсным преобразованием сигнала и может быть использовано в аналоговых вы"

5 числительных машинах.

Цель изобретения — повышение надежности работы.

На фиг. 1 изображена функциональная схема развертывающего преобразователя; на фиг. 2 — размещение элементов датчика сигналов; на фиг. 3 н 4 — временные диаграммы сигналов и вариант включения терморезисторов. 15

Преобразователь содержит первый

1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 масштабные резисторы, масштабный резистор 5 обратной связи, интегратор

6, релейный блок 7, первый 8 и второй 9 отсекающие диоды, датчик 10 сигналов, вход ll и выход 12 преобразователя, предварительный усилитель 13, усилитель 14 мощности, термореэисторы 15-1,...,15-m датчика 10 сигналов, транзисторы 16-1,...,16-m усилителя 14 мощности.

Преобразователь работает следующим образом.

Релейний блок 7 представляет собой усилитель с неинвертирующей статической характеристикой, имеющей линейный участок и уровни ограничения иасьш,ения. Транзисторы 16-1,...,16-m могут быть включены по различным схемам, например мостовой или полумостовой. Сопротивление термореэисторов 15-1,...,15-ш, расположенных на корпусах транзисторов 16-ljj...

16-m, зависит от температуры нагрева корпусов. В дальнейшем полагаем, 40 что с ростам температуры корпуса сопротивление терморезисторов 15-1..., l5-ш уменьшается.

Терморезисторы 15-1,...,15-ш, образующие датчик 10 сигналов, могут 45 быть соединены последовательно или параллельно.

В преобразователе при работе существует режим устойчивых автоколебаний, частота которых зависит от 50 соотношения постоянной времени интегратора 6 и порогов переключения (эоны неоднозначности) релейного блока 7. Пороги переключения релейного блока 7 формируются с помощью кон-55 тура положительной обратной связи.

При этом релейный блок 7 имеет неинвертирующую гистерезисную характеристику (фиг. За, t А — амплитуда импульсов на выходе 12).

Отрицательный порог переключения

-В формируется с помощью четвертого масштабного резистора 4 и второго отсекающего диода 9 и равен:

R1

-В=-А †--- =const, В +В где 1 1 и В, — сопротивления Второго

2 и четвертого 4 масштабных резисторов.

Первый 8 и второй 9 отсекающие диоды считаем идеалвными.

Положительный порог срабатывания

B(t )= IAI — — - — —, (2)

В.+В +В где R — сопротивление третьего мас3 штабного резистора 3;

R — результирующее сопротивление терморезисторов 15-1..., 15-m.

Считаем, что при некоторой заданной (начальной) температуре нагрева транзисторов 16-1,...,16-ш, определяемой нагрузкой, частотой автоколебаний и температурой окружакицей среды, B(t )=1-В 1.

Нри нулевом уровне сигнала управления на входе 11 (фиг. Зб) на выходе релейного блока 7 формируется сигнал У,,(С) типа "меандр" со средним

sa интервал дискретизации нулевым значением. Выходной сигнал У (1) интегратора 6 имеет форму симметричной пилы, амплитуда которой ограничена порогами переключения B(t ) и -В.

Наличие сигнала управления на входе 11 Х(С) (фиг. Зв) приводит к изменению периода автоколебаний и уровню полезной составляющей импульсов на выходе 12.

В интервале времени tq скорость изменения развертки У (t) определяется разностью воздействий X(t), У,(t), а в интервале ty зависит от суммы этих сигналов. В результате t, t и полезная составляющая импульсного потока У1(С) эа время С,+t< достигает величины, пропорциональной уровню сигнала на входе 11.

С ростом температуры Т „рокружающей среды (фиг. 3r), когда допустимая мощность рассеяния транзисторов

16-1,...,16-ш уменьшается, величина сопротивления R .падает (фиг. Зд) и порог B(t ) срабатывания (переклю1379786 чения) релейного блока 7 увеличивается (фиг. 3e), В итоге с ростом

Т „ интервалы дискретизации Т,,..., T,„ увеличиваится (фиг. Зе).Уменьшение частоты автоколебаний с ростом

Т„р влечет эа собой снижение полной мощности, рассеиваемой в транзисторе. В результате за счет изменения (уменьшения) частоты автоколебаний транзисторы 16-1,... 16-m переходят в облегченный режим эксплуатации,при котором рассеиваемая мощность не выходит за допустимые пределы.

Снижение температуры Т,„ вызывает увеличение сопротивления терморезисторов 15-1,...,15-m. Величина

В(1 ) падает, а частота автоколебаний возрастает. Одновременно с этим расширяется полоса пропускання преоб-2О разователя и повышается точность системы управления, в составе которой он функционирует. При этом Рд,„ также находится в допустимых для транзисторов !6-1... °,16-m пределах.

При построении развертывающего преобразователя с термозависимой частотой коммутации положительная обратная связь релейного блока 7 может быть образована непосредственно за счет терморезисторов датчика 10 сигналов без первого 8 и второго 9 отсекающих диодов и четвертого масштабного резистора 4 ° Однако при этом термозависимыми оказываются как положительный, так и отрицательный пороги переключения релейного блока 7, что приводит к появлению динамической ошибки преобразования входного сигнала. С целью исключения данного недостатка применяют раздельное формирование уровней -В и B(t ), осуществляемое с помощью первого 8 и второго 9 отсекающих диодов.

При отсутствии первого 8 и втог го 9 отсекающих диодов изменение со» 45 противления -терморезисторов 15-1,..., 15-ш (фиг.4а) приводит к одновременному увеличению (уменьшению) по модулю пороговых уровней +B(t ) (фиг.46).Предположим, что первый 50 цикл развертывающего преобразования начинает в момент времени t 0 (фиг,46)

Тогда его окончание наступает в момент времени t„, а длительность t, импульса У (1) отрицательной поляр- 55 ности соответствует заданному значению, Изменение направления развертываищего преобразования длится в течение времени t, эа которое порог

-B(t ) получает приращение dB (фиг. 4б). В момент времени t происходит очередное изменение знака сигнала У„(1), однако длительность," выходного импульса отрицательной полярности превышает требуемое значение t< на величину 3t=t, t"„и в выходном сигнале появляется динамическая ошибка, пропорциональная вольт-секундной площади а S (фиг.46).

Первый 8 и второй 9 ограничительные диоды позволяют осуществить раздельное формирование пороговых уровней

В(1 ) и -В. В результате начало и окончание полного цикла развертывающего преобразования происходят при одном и том же значении порога

-В переключения релейного блока 7, а полуциклы С „ t (фиг.46) соответствуют требуемым величинам. При этом дую=О и динамическая ошибка отсутствует.

Таким образом, sa счет диодов 15 и 16 повьвчается точность РП.

В тех случаях, когда сопротивление термореэисторов 15-1,...,15-m увеличивается с ростом температуры, они должны быть введены совместно с первым 8 и вторым 9 отсекающими диодами во входную цепь релейного блока 7 по схеме, показанной на фиг. 4в. В этом случае второй масштабный резистор 2 (фиг. 1) заменяется двумя резисторами 2, и 2, (фиг. 4в), а последовательно (параллельно ) соединенные терморезисторы

15-1,...,15-ш включаются последовательно с вторым отсекающим диодом 8 и резистором 2 .

Последовательный, параллельный нли комбинированный принцип соединения терморезисторов определяется конкретным видом не только их характеристик и числом силовых транзисторов, но также диапазоном температуры внешней среды, в котором эксплуатируется развертывающий преобразователь, характеристиками и числом теплоотводов.

1 37 9786

I379786 (8

1379786

Хй

49@ С?

770 &

Составитель 0.0траднов

Редактор В.Иетраи Техред Л.Сердюкова К орректор И.Муска

Заказ 981/50 Тиразк 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

П роизводственно-полиграфическое предприятие У и, г. лтород, ул. Проектная 4