SU993289A1 - Широтно-импульсный функциональный преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности, к устройствам нелинейного преобразовател  информации, заданной в виде длительности пр моугольных импульсов. Известен функциональный преобразо ватель,, содержащий функциональные преобразователи аргумента, разв зывающие усилители, управл емые делите ли напр жени , усилитель напр жени  разбаланса, источник опорного напр х ени  и выходной управл емый генератор 1 . Недостатком преобразовател   вл етс  пони сенна  точность преобразовани  аргумента, представленного в. широтно-импульсной форме, из-за дрейфа нул  усилител  напр жени  разбаланса. Известен также широтно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий управл емый делитель напр жени , разв зывающий усилитель, филЬ ры, усилитель напр жени  разбаланса и выходной управл емый генератор 2 Недостатками данного преобразовател   вл ютс  ограниченные функциональные возможности и пониженна  точность из-за дрейфа нул  усилител  напр жени  разбаланса. Прототипом изобретени   вл етс  широтно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий два полиномиальных преобразовател  относительной длительности импульсов, первый из которых подключен сигнальным входом к входу широтно-импульсного сигнала, а второй соединен выходом с первым входом усилител  напр жени  разбаланса, подключенного вторым входом к выходу первого управл емого делител  1апр жени , соединенного управл ющим входом с выходом управл емого генератора и с управл$пощим входом второго управл емого делител  напр жени , соединенного сигнальным входом с шиной нулевого потенциала и с опорными входами полинсмлиальных преобразователеП относительной длительности импульсов, а выходом - с выходс и первого полиномиального преобразовател  относительной дпительности импульсов и с вторым входом усилител  напр жени  разбаланса, подключенного nepBtavi входом через посто нный резистор к выходу источника опорного напр жени  и к сигнальному входу первого управл емого делител  напр жени , причем сигнальный вход второго полиномиального пр обраэовател  относительной длительности импульсов соединен с входом широтноимпульсного сигнала 3J, Недостатком прототипа также  вл  етс  пониженна  точность функционального преобразовани .; Цель изобретени  - повьлпение точ , ности функционального преобразоваС этой целью в широтно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий два полиномиальных преобразовател  относительной длительности импульсов, первый из которых подключен сигнальным входом к входу широтно-импульсного сигнала, а втор соединен выходом с первым входом ус лител  напр жени  разбаланса, подклю ченного вторым входом к выходу первого управл емого делител  напр жени , соединенного управл ющим входом с выходом формировател  выходного сигнала и с управл ющим входом второго управл емого делител  напр жени , дополнительно введены разв зыв ющие усилители, ключи, амплитудные выпр мители и вычитатель, подключенный выходом к входу формировател выходного сигнала, а входам - к вы-ходам первого и второго амплитудных выпр мителей, соединенныхвходами соответственно с выходами первого и второго ключей, подключенных сигнал ными входами к в лходу усилител  напр жени  разбаланса, а управл ющш/и входами - к входу широтно-импульсно го сигнала и к сигнальному входу второго управл емого делител  напр  жени , соединенного выходом через первый разв зывающий усилитель с сигнальном входом второго полиномиального : преобразовател  относитель йой длительности импульсов, причем выход первого полиномиального преобразовател  относительной длительности импульсов подключен через вто рой разв зывающий усилитель к сигнальному входу первого управл емого делител  напр жени . Кроме этого, каждый полиномиальный преобразователь относительнЬй длительности импульсов содержит сум матор и группу последовательно соединенных линейных преобразователей длительности импульсов в их амплиту ду, первый из которых подключен вхо дом к сигнальному входу полиномиаль ного преобразовател  относительной длительности импульсов и к первому входу сумматора, соединенного остал ными входами с выходами линейных пр образователей длительности импульсов в их амплитуду, а выходом - с .выходом полиномиального преобразова тел  относительной длительности им .пульсов. Кроме этого, каждый линейный преобразователь длительности импульсов в их амплитуду содержит разв зывающий усилитель, однополупериодНый выпр митель и фильтр верхних частот, вход которого  вл етс  входом линейного преобразовател  длительности импульсов в их амплитуду, а выхор соединен через однополупериодНый выпр митель с входом разв зывающего усилител , выход которого  вл етс  выходом линейного преобразовател  длительности импульсов в их амплитуду. ; На фиг. 1 изображена блок-схема 1ииротно-импульсного функционального преобразовател Л на фиг. 2 - блоксхема полиномиального преобразовател  относительной длительности импульсов . Широтно-импульсный функциональный преобразователь .. 1), содержит первый и второй по/гиномиальные преобразователи 1 и 2 относительной длительности импульсов, первый и второй управл емые делители 3 и 4 напр жени , первый и второй разв зывающие усилители 5 и б, усилитель 7 напр жени  разбаланса, первый и второй ключи 8 и 9, первый и второй амплитудные выпр мители 10 и 11, Вычитатель 12 и формирователь 13 выходного сигнала. .Первый полиномисшьный преобразователь 1 соединен сигнальным входом с входом широтноимпульсного сигнала, сигнальным входом второго делител  4 и с управл ющими входами ключей 8 и 9, а выходом через второй разв зывающий усилитель б с сигнальным входом первого делител  3, подключенного управл ющим к выходу формировател  13 и к управл ющему входу второго делител  4. Выход делител  4 через первый разв зывающий усилитель 5 соединен с сигнальным входом второго полиномиального преобразовател  2, подключенного выходом к первому входу усилител  7 напр жени  разбаланса . Усилитель 7 соединен вторым входом с выходом первого делител  3, а выходом - с сигнальными входами ключей 8 и 9.. Вход формировател  13 подключен к выходу вычитател  12, соединенного входами с выходами первого и второго амплитудных выпр мителей 10 и 11, подключенных входами соответственно к выходам первого и второго ключей 8 и 9. Каждый полиномиальный преобразо- . ватель 1 и 2 относительной длительности импульсов может быть вьтолнен, например, содержащим (фиг. 2) группу последовательно соединенных линейных преобразователей 14-16 длительности импульсов в их амплитуду и сумматор 17. Первый из линейных преобразователей 14 подключен входом к сигнальному входу полиномиального

преобразовател  и к первому входу cyMTijaTopa 17, соединенного остальными входами с выходами линейных преобразователей 14 - 16, а выходом - с выходом полиномиального преобразовател . Кроме этого, полиномиальные преобразователи могут содержать инверторы 18 - 21 (фиг. 2), первый из которых включен ме)хду сигнальным входом полиномиального преобразовател  и .первым входом сумматора 17, а остальные включены между выходами всех лийейных преобразователей (за исключением последнего линейного преобразовател  16) и соответств .ующими входами сумматора 17.

Каждый линейный преобразователь .длительности импульсов в их амплитуду: может быть ВЕлполнен,. например, содержащим (фиг. 2) фильтр 22 верхних частот, однополупериодный выпр митель 23 и разв зывающий усилитедь . 24. Вход фильтра 22 - вл - : етс  входом линейного преобразовател , а выход фильтра 22 соединен через однополупериодный выпр митель 23 с входом разв зывающего усилител  24, выход которого  вл етс  выходом линейного преобразовател .

Широтно-импульсный функциональный преобразователь работает следующим образом.

Входное напр жение, используемое в качестве напр жени  питани  мостовой цепи (образованной узлами 1-б) , имеет форму пр моугольных импульсов длительностью t/, следующих с периодом Т. Выходные напр жени  U и UQ преобразователей 1 и 2 повтор ют по форме входной широтно-импульсный. сигнал, но имеют амплитуды U х и , завис щие по определенным законам F от относительной Длительности 0 Т/Т входных импульсов,

UX4 mi ), где V. - амплитуда импульсов на,

входе i-ro преобразовател  i 1,2.

При изменении относительной длительности шшульсов входного сигт нала на входах усилител  7 возникает импульсное напр жение разо ланса мостовой цепи с амплитудой UXiT где Uy - амплитуда импульсного напр жепил на выходе управл емого . делител  3. Это импульсное напр жение , усиленное уеилителем 7, с помощью элементов 8-12 преобразуетс  в величину посто нного напр жени  фор .мировател  13. Ключи В и 9 раздел ют выходной сигнал усилител  7 на импульсы , соответствующие по времени импульсам и паузам входного широтно-импульсного сигнала. На выходах амплитудных выпр мителей 10 и 11 образуютс  посто нные напр жени , . соответствующие по величине и пол рности амплитудам импульсов на их входах. Эти посто нные напр жени  поступают на входы ычитател1  12,на выходе которого формируетс  нгшр жение посто нного тока, пропорционгшьное величине полного размаха усиленного импульсного напр жени  разбаланса и соответствующее ему по пол рности независимо от дрейфа нул  . усилител  7. Выходное напр51жение вычитател  12 воздействует на формирователь 13 выходного сигнала, измен   величину.X параметра его выходного сигнала таким образом, чтоСры восстановить равновесие моста, характеризуемое равенством напр жений на входах усилител  7. В результатов характеристика преобразовател  ширбтно-импульсного функционального преобразовател  будет определ тьс  выРажением ..

ЧаМрав)

) и %х; - функциональные арактеристики первого и второго уп авл емых делителей.3 и 4 соответственнЬ . .

В качестве параметра х выходного сигнала формировател  13 могут быть использованы цифровой код или махани-

ческое перемещение, при этом форми- . рователь 13 должен быть .сортветственно выполнен в виде управл емого генератора цифрового кода или исполнительного двигател , а управл емые

делители напр жени  - в виде преобразователей код - напр жение или потенциометров . Кроме того, в качестве выходного параметра х может быть использована длительность пр моугольных

импульсов, следующих с частотой, в сотни раз превышающей частоту следовани  входных импульсов, дл  чего формирователь 13 должен быть выполнен в виде генератора пр моугольных

импульсов управл емой длительности с необходимой частотой следовани . При этом в качестве управл емых делителей напр жени  могут быть использованы импульсные делители напр жени , на входы которых поступает напр жение импульсов/ следующих с частотой , значительно меньшей частоты следовани  управл ющих (.выходных) импульсов, так что входное импульсные напр жени  импульсных делителей  вл ютс  дл  них квазипосто нными и играют роль их опорных напр жений. Полиномиальные преобразователи . 1 и 2 относительной Длительности импульсов работают следующим образом.

На каждый линейный преобразователь длительности импульсов в их амплитуду поступает последовательность однопол рных импульсов напр жени , подобна  входному сигналу.

Claims (3)

1. Фильтр 22 верхних частот не пропускает посто нную составл клпую этой импульсной последовательности, в результате чего на выходе фильтра имеет место Двухпол рный импульсный процесс, в котором амплитуды положи тельных и отрицательных импульсов с ответственно равны: u;;--uJ --u.O-0;,-иг ,,: где U| - амплитуда входных импульсов линейного преобразовател  длительности импульсов в их амплитуду. Зависимость амплитуд U и и от относительной длительности импульсо используетс  дл  получени  преобраз вани  относительной длительности импульсов в их амплитуду. Однополупериодный выпр митель 23 пропускает только импульсы одной пол рности.и, следовательно, на его выходе восста навливаетс  однопол рный импульсный процесс, но амплитуда импульсов на выходе выпр мител  зависит от величины & входного сигнала данного линейного преобразовател  в соответ ВИИ с -одной из приведенных зависимо тей, а разв зывающий усилитель 24 : служит дл  согласовани  выхода выпр мител  с входом последующих лине ных преобразователей длительности импульсов в их амплитуду или усилител  напр жени  разбаланса. Соответственно, дл  преобразовател  1 или 2, содержащего только m последовательно -соединенных линейны преобразователей 14-16 (без сумматора 17) длительности импульсов в их амплитуду, где в казхдом линейном преобразователе выпр митель 23 пропускает импульсы одной и той же .пол рности, характеристика полиноми сшьного преобразовател  будет иметь вид (б)-(-б)) В полной схеме преобразователей 1 и 2 (включающих в себ  сумматоры 17) характеристика преобразовани  относительной длительности импульсо в амплитуду будет иметь вид )--Н)(1-0) F(0)--()0, где р О дл  слагаемых, определ ющих сигналы, подаваемые на входы сумматора 17 непосредственно; 1 дл  слагаемых, определ ющих сигналы, подаваемые на входы сумматора 17 через инверторы. Этим обуславливаютс  широкие возможности получени  характеристик . преобразовани , реализуемых преобразовател ми 1 и 2 в виде различных нелинейных функциональных зависимостей при помощи полиномиальной аппроксимации , а в схеме предложенного преобразовател  в целом в соответствии с вышеприведенным выражением дл . его характеристики преобразовани  обеспечиваетс  также возможность аппроксимации заданных нелинейных функций преобразовани  относительной длительности пр моугольных импульсов 9 в параметр х дробно-рациональныг/1 приближением как непосредственно заданной функции, так и функции, обратной заданной. Предложенный преобразователь обеспечивает возможность преобразовани  информации с повышенной, по сравнению с прототипом, точностью, достигаемой за .счет введени  в схему устройства узлов, исключающих вли ние дрейфа усилител  напр жени  разбаланса на результаты преобразовани , чем и определ ютс  его технико-экономические преимущества. Формула изобретени  1. Широтно-импульсныйIфункциональный преобразователь, содержащий два полиномиальных преобразовател  относительной длительности импульсов , первый из которых подключен сигнальным входом к входу широтноимпульсного сигнала, а второй соединен выходом с первым входом усилител  напр жени  разбаланса, подключенного вторым входом к выходу первого управл емого делител  напр жени , соединенного i управл ющим входом с выходом формировател  выходного сигнала и с управл ющим входом второго управл емого делител  напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности функционального преобразовани , в него дополнительно введены разв зывающие усилители, ключи,I амплитудные выпр мители и вычитатель подключенный выходом к входу ффрмировател  выходного сигнала, а входами - к выходам первого и второгс|з амплитудных выпр мителей, соединенны входами соответственно с выходами первого и второго ключей, подключенных сигнальными входами к выходу ус1 лител  напр жени  разбаланса, а управл ющими входами - к входу широтнф-импульсного сигнала и к сигнальному входу второго управл емого делител  напр жени , соединенного выхолюм через первый разв зывающий ycиJflитeль с сигнальным входом второгб полиномиального преобразовател  относительной длительности импульсов, причем выход первого полиномиального преобразовател  относительной длительности импульсов подключен через второй разв зывающий усилитель к сигнальному входу первого управл емого делител  напр жени .
2. 2. Преобразователь по п. 1, о т ли ч а ю щи и с   тем, что каждый полиномиальный преобразователь относительной длительности импульсов содержит сумматор и группу последовательно соединенных линейных преобразователей длительности импульсов в их амплитуду, первый из которых подключен входом к сигнальному входу полиномиального преобразовател  относительной длительности импуль сов и к первому входу сумматора, соединенного остальными входами с выходами линейных преобразователей длительности шАтульсов в их амплитуду , а выходом - с выходом полиномиальногр преобразовател  относительной длительности импульсов.
3. 3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что каждый линейный преобразователь длительности импульсов в их амтлитуду содержит разв зывсшхций усилитель,

   однополупериодный выпр митель и фильтр верхних частот, вход которого  вл етс  входом линейного преоб разовател  длительности импульсов в их амплитуду, а выход соединен .

   через однополупериодный выпр митель с входом разв зывакхцего усилител , выход которого  вл етс  выходом линейного преобразовател  длительности импульсов в их гилплитуду.

   : Источники информации,

   .прин тые во внимание при экспертизе 1 1. Авторское свидетельство СССР 736122, кл. G 06 G 7/16, 1976.

   2.Авторское свидетельство СССР 665377, кл. Н 02 М 5/16, 1976.

   3.Смолов В.Б. Функциональные преобразователи ин юрмации Л., Энергоиздат, 1981, с. 2 03-204, рис. 5-26 (прототип}.