Мостовое множительно-делительное устройство для широтно- модулированных величин

 

(rr! 590761

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со1оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.05.76 (21) 2360394/18-24 с присоединением заявки № (51) М. Кл а G 06G 7/161

Госудйрственный комитет, Совета Министров СССР ,оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 681.33э(088.8) (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 13.02.78 (72) Авторы изобретения (71) Заяьитель

Е. П. Угрюмов и И. 8. Герасимов

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (54) МОСТОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШИРОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ

ВЕЛИЧИН

1 вых—

Предлагаемое изобретение относится к области аналоговой и комбинированной вычислительной техники.

Предлагаемое устройство позволяет выра батывать широтно-модулированный сигнал (ШИМ-сигнал) с относительной длительностью Овыу, равнои где Oi, 02 и Оа — относительные длительности входных ШИМ-сигналов.

Подобные устройства находят широкое применение в информационно-вычислительных и управляющих системах, обрабатывающих широтно-импульсную информацию, а также в ряде других систем, Известны устройства (1, 2), решающие аналогичную задачу, »о этн устройства для точного выполнения мно>кнтельно-делительной операции требуют стабилизированного опорного напряжения.

Наиболее близким техническим решением является мостовое множитсльно-делнтельное устройство для широтно-модулированных величин (2J, содержашее уравновсшанный мост, в плечи которого включены импульсноуправляемые резисторы, управляющис входы импульсно-управляемых резисторов пер.вого, второго и третьего плечей моста являются входами устройства, первая вершина моста подключена к источнику опорного напряжения постоянного тока, вторая и четвертая вершины моста через сглаживающие конденсаторы, а третья вершина непосредствен«го подключены к шине нулевого потенциала, вторая и четвертая вершины подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого через широтно-импульсный мо10 дулятор соединен с выходом устройства н управляемым входом импульсно-управляемого резистора четвертого плеча.

Недостатком этого устройства является невозможность получения квадрата резуль15 тата множнтельно-делнтельной операции, невысокая точность.

Целью изобретения является повышение точности устройства н расширение класса решаемых им задач.

20 Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит сглажива1ошие конденсаторы, масштабные резисторы и импульсно-управляемый резистор, управляющийй вход которого соединен с выхо25 дом широтно-импульсного модулятора, причем один вывод первого масштабного резистора соединен через первый дополнительный сглажнва!ощий конденсатор с шиной нулевого потенциала и через второй масштабный

30 резистор с четвертой вершиной моста, а дру590761

{2) 0,3283 -+1

1,0468х+

1,9943 +

3,549х +

7,311

O{H) =

К, (4) 1

3,049

1,04688 + гой вывод первого масштабного резистора соединен через третий масштабный резистор с третьей вершиной моста и через второй дополнительный сглаживающий конденсатор с шиной нулевого потенциала.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.

Устройство состоит из уравновешенного моста, в плечи которого включены импульсноуправляемые резисторы 1, 2, 3, 4 источника опорного напряжения 5, дифференциального усилителя 6, широтно-импульсного модулятора 7, сглаживающих конденсаторов 8, 9, 10, 11, масштабных резисторов 12, 13, 14 и дополнительного импульсного управляемого резистора 15.

Принцип расширения класса решаемых задач и повышения точности выполнения им множительно-делительной операции состоит в следующем.

Можно показать, что для функции справедливо приближение с приведенной погрешностью, не превосходящей 0,02% вида у. (з) Здесь 0,1 (х(1.

Если положить х=О (Π— относительная длительность ШИМ-сигнала) и у=К6(0)

/6 (О) — среднее значение проводимости двухполюсника, К вЂ” коэффициент пропорциональности), что нетрудно записать для выражения (3) моделирующее выражение в виде

1 1

0,5015 3,5498+ 0,1367

+ которое и является основой для построения двухполюсника четвертого плеча моста из постоянных и импульсно-управляемых проводимостей. С учетом линейной зависимости средних значений проводимостей, управляемых выходным ШИМ-сигналом, от вых и следующих соотношений между проводимостями резисторов четвертого плеча моста

= 3,049, = 0,5015, = 0,1367, 0 G G

4 = 1,0468, =3 549.

0 G (6 — проводимость резисторов импульсноуправляемых резисторов 1, 2, 3).

G, G2, 6з — проводимость резисторов 12, 13, 14.

4

64, 65 — проводимость резисторов импульсно управляемых резисторов 4 и 15.

Легко сказать, что среднее значение проводимости четвертого плеча моста удовлетворяет выражению (4) при К=1. Поскольку статическая функциональная характеристика уравновешенного моста имеет вид

61 6ш = 6Ы ч {5) где 6ь 6п, Gm u Gzv — средние значения проводимостей соответственно первого, второго, третьего и четвертого плеч моста, то, принимая во внимание (2, 4), получим о,в, = e,y о,„„, т. е. действительно воспроизводится зависимость вида (1). При этом предполагается, что

6,= Gv 6,=6, где Gå, 67 и 68 — проводимости резисторов импульсно-управляемых резисторов 1, 2, 3.

Устройство работает следующим образом.

На управляющие входы импульсно-управляемых проводимостей 1, 2, 3 поступают входные широтно-модулированные сигналы с относительными длительностями Оь 02, Оз.

Выходной ШИМ-сигнал с относительной длительностью Π— вых управляет импульсноуправляемыми резисторами 4 и 15 в четвертом плече моста. При достаточно большой емкости сглаживающих конденсаторов 8, 9, 10, 11 обеспечивается «развязка» постоянных и импульсно-управляемых резисторов между собой по переменному току, что и позволяет считать среднее значение проводимости двухполюсника «ключ — резистор» пропорциональным относительной длительности управляющего ШИМ-сигнала. Тогда изменение длительностей управляющих ШИМ-сигналов приводит к пропорциональному изменению проводимостей первого, второго и третьего плеч моста, что вызывает изменение потенциалов по постоянному току в точках подключения конденсаторов 8, 9. Дифференциальный операционный усилитель постоянного тока, включенный в диагональ моста, выделяет и усиливает разность потенциалов на этих конденсаторах; в другую диагональ моста включен источник опорного напряжения постоянного тока 5. Выходное напряжение усилителя с помощью широтно-импульсного модулятора 7 преобразуется в ШИМ-сигнал с относительной длительностью О, который поступает на управляющие входы импульсно-управляемых проводимостей 4, 15 четвертого плеча моста, обеспечивая автоматическое сведение его баланса, т. е. выравнивание постоянных составляющих потенциалов на входах усилителя 6. Таким образом, в установившемся состоянии схемы имеет место уравнение баланса моста (5), а значение выходной величины удовлетворяет уравнению (1).

Возможность совмещения множительно-делительной операции с возведением результа590701

1 ) ) (а )

) г)

) Г

t, Гй

„т ! ) (OC.!; TC) I Л. С(1111)1111!I!(O!i;i

1 С. ) (, () - ). 1 а),! (аl!(1::! I(O

Ь;оррсктон1,1: Е. Х((1ечеаа и

Л. Брахнина

1 "с,(((к" ()1) Р. 1(l!CQае()а

3((к(11 317,",5 14.-:,,. М 1о2 тп )о11(813

111. (1 Гос",.),(",.(г:.("!""o(о ко (п (с га Со()(-:а Л ):;),"-;l ог Г(:CP

il!) (с,l;1!: и::ов() "тC )lilt li отк(;1,1, )5

113(3Я:1, ))i )c:ãc, )К-35, P;(1 (пскас II;1(!., д. 4, 5

Подписное та в квадрат, достигнутая в предлагаемом устройстве, обуславливает целесообразность его использования в различных системах управления техническими объектами и технологическими процессами, когда к вычислительным преобразователям предъявляются жесткие требования по габаритам, весу, надежности н точности функционирования и умеренных требованиях к быстродействию.

Формула изобретения

Мостовое мно>кительно-делительное устройство для широтно-модулированных величин, содержашее ураьновешенный мост, в плечи которого в кночсны импульсно-управляемые резисторы, управляющие входы импульсноуправляемых резисторов первого, второго и третьего плечей моста явля отся входами устройства, первая вершина моста подключена к источнику опорного напряжения постоянного тока, вторая и четвертая вершины моста через сглаживающие конденсаторы, а третья вершина непосредственно подключены к шине нулевого потенциала, вторая и четвертая вершины подключены к входа л дифференциального усилителя, выход которого через широтно-импульсный модулятор соединен с

11ь(ходом устройства и управляющим входом импульсно-управляемого резистора четвертоо плеча, от л ич а ю щееся тем, что, с цель(о повышения точности и расширения класса решаемых задач, оно дополнительно содер>кпт сглаживающие конденсаторы, масштабные резисторы, импульсно-управляемый резистор, управляющий вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модуля10 тора, причем один вывод первого масштабного резистора соединен через первый дополнительный сглаживающий конденсатор с шиной нулевого потенциала и через второй масштабный резистор с четвертой вершиной мо15 ста, а другой вывод первого масштабного рез (cTopa соединен через третий масштабный резистор с третьей вершиной моста и через

:лорой дополнительный сглаживающий конденсатор с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, прпнятые во внимание при экспертизе

1. Cмолов В. Б., Угрюмов F.. П. Времяимпульспые вычислительные устройства. Л., 25 ((Зг)ергпя», 1968.

2. Авторское свидетельство № 260290, кл. G 06((7/16, 1960.