close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4504

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4504
(13)
C1
(51)
(12)
7
G 06G 7/161
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ИМПУЛЬСНЫЙ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ
(21) Номер заявки: 970518
(22) 1997.10.03
(46) 2002.06.30
(71) Заявитель: Гомельский государственный
технический
университет
имени
П.О.Сухого (BY)
(72) Авторы: Абаринов Е.Г.; Муринов И.В. (BY)
(73) Патентообладатель:
Гомельский
государственный технический университет имени П.О.
Сухого (BY)
(56)
Маклюков М.И., Протопопов В.А. Применение аналоговых интегральных микросхем в вычислительных
устройствах. - М.: Энергия, 1980, RU 2082996 С1, 1997, DE 3727053 А1, 1989, US 43335444 A, 1982, US
3633005 A, 1972, JP 59184970, 1984.
(57)
Изобретение относится к области аналоговых вычислительных устройств, в которых вычислительная
операция перемножения выполняется путем изменения электрических величин с применением времяимпульсной и амплитудно-импульсной модуляции, и может быть использовано в устройствах измерения,
контроля, диагностики и управления, в частности в устройствах, использующих при обработке информации
операцию перемножения аналоговых сигналов.
Фиг. 1
Импульсный перемножитель аналоговых сигналов, содержащий время-импульсный преобразователь
(ВИП) 3, включающий сравнивающее устройство 9, выход ВИП 3 соединен со вторым входом амплитудного
модулятора (AM) 5, выход которого соединен со входом сглаживающего фильтра 6, выход которого служит
выходом импульсного перемножителя аналоговых сигналов, дополнительно снабжен источником опорного
напряжения (ИОН) 1, устройством настройки амплитуд (УНА) 2 и источником напряжения для подстройки
частоты (ИНПЧ) 4, при этом первый выход ИОН 1 соединен со входом УНА 2, второй выход ИОН 1 соединен электрически с корпусом, третий вход ВИП 3 соединен с выходом ИНПЧ 4, второй вход ВИП 3 служит
для подачи напряжения множителя Ux, первый вход AM 5 служит для подачи напряжения множимого Uy,
при этом ВИП 3 содержит генератор напряжения треугольной формы (ГТН) 7 и переключатель крутизны 8.
Дополнительное введение ИОН 1 и УНА 2 позволило получить достоверный результат перемножения
напряжений множителя Ux и множимого Uy при малых значениях напряжения множителя Ux, и дало воз-
BY 4504 C1
можность исключить влияние на точность перемножения крутизны выходного сигнала ГТН 7, входящего в
состав ВИП 3, путем настройки его амплитуд.
Дополнительное введение ИНПЧ 4 позволило получить точное перемножение синусоидальных напряжений множителя Ux и множимого Uy за счет подстройки частоты (крутизны нарастающего и спадающего участков) сигнала, формируемого ГТН 7.
Таким образом, дополнительное введение источника опорного напряжения ИОН 1, устройства настройки
амплитуд УНА 2 и источника напряжения для подстройки частоты ИНПЧ 4 позволило повысить точность,
стабильность и исключить влияние изменения крутизны выходного сигнала ГТН 7, используемого в составе
ВИП 3, на точность и стабильность импульсного перемножителя аналоговых сигналов, а также уменьшить
погрешность при перемножении синусоидальных напряжений множителя и множимого.
5 фиг.
Изобретение относится к области аналоговых вычислительных устройств, в которых вычислительная
операция перемножения выполняется путем изменения электрических величин с применением времяимпульсной и амплитудно-импульсной модуляции, и может быть использовано в устройствах измерения, контроля, диагностики и управления, в частности в устройствах, использующих при обработке информации операцию перемножения аналоговых сигналов.
Известно время-импульсное четырехквадрантное множительное устройство с самовозбуждением [1]. Известное устройство состоит из время-импульсного преобразователя, собранного на компараторе с гистерезисом и суммирующем интеграторе, вход которого служит для поочередной подачи двух напряжений, а также
напряжения множителя, а выход соединен со входом компаратора. Когда выходное напряжение суммирующего интегратора достигает значения первого уровня компарирования, происходит срабатывание компаратора, приводящее к изменению направления интегрирования суммирующего интегратора. Состояние
компаратора возвращается в первоначальное в момент достижения выходным напряжением суммирующего
интегратора значения второго уровня компарирования. Выходной импульсный сигнал компаратора служит
выходным сигналом время-импульсного преобразователя, который управляет работой амплитудного модулятора, вход которого служит для подачи напряжения множимого, а выход подключен ко входу сглаживающего фильтра, выходной сигнал которого пропорционален произведению множителя и множимого. В
известном устройстве на частоту повторения выходных импульсов время-импульсного преобразователя
влияет нестабильная величина гистерезиса компаратора, что увеличивает погрешность перемножения, т.е.
недостатком известного устройства является низкая точность.
Известно время-импульсное множительное устройство с самовозбуждением [2]. Известное устройство состоит из время-импульсного преобразователя, собранного на простом компараторе и суммирующем интеграторе, вход которого служит для поочередной подачи двух напряжений делителя, а также напряжения
множителя. Входы компаратора служат для поочередной подачи двух напряжений делителя, а также выходного напряжения суммирующего интегратора. Когда выходное напряжение суммирующего интегратора достигает значения, пропорционального первому напряжению делителя, компаратор изменяет свое состояние.
При этом суммирующий интегратор меняет направление интегрирования, и в момент достижения его выходным напряжением значения, пропорционального второму напряжению делителя, компаратор возвращается
в первоначальное состояние. Выходной импульсный сигнал компаратора служит выходным сигналом времяимпульсного преобразователя, который управляет работой амплитудного модулятора, вход которого служит
для подачи напряжения множимого, а выход соединен со входом сглаживающего фильтра, выходной сигнал
которого пропорционален произведению множителя и множимого. В известим устройстве изменение напряжения делителя приводит к изменению частоты выходного сигнала время-импульсного преобразователя и увеличению погрешности работы перемножителя, т.е. недостатком известного устройства является низкая точность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является
четырехквадрантное множительно-делительное устройство время-импульсного типа [3], состоящее из времяимпульсного преобразователя, выполненного на компараторе и первом импульсном делителе напряжения, и
амплитудного модулятора со сглаживающим фильтром, составивших схему второго импульсного делителя
напряжения. Входы время-импульсного преобразователя служат для подачи напряжений множителя Ux и
напряжения Uд. Напряжение множителя Ux подается на вход компаратора, который совместно с первым
импульсным делителем напряжения, на вход которого подается напряжение Uд, составляет схему времяимпульсного преобразователя или генератора управляющих импульсов с относительной длительностью импульсного сигнала Ux/Uд. Данные импульсы управляют работой ключей амплитудного модулятора, выполненного на втором импульсном делителе напряжения, вход которого служит для подачи напряжения
множимого Uy. При этом второй импульсный делитель напряжения одновременно с амплитудной модуляцией множимого Uy осуществляет сглаживание амплитудно-модулированного сигнала, вследствие чего напряжение на его выходе становится пропорциональным отношению UxUy/Uд.
Рассматриваемое устройство неработоспособно при нулевом значении напряжения множителя Ux, поскольку в таком случае относительная длительность импульсного выходного сигнала время-импульсного пре2
BY 4504 C1
образователя теоретически неограниченно уменьшается, что в практической схеме, состоящей из реальных
компонентов с конечным быстродействием, приводит к неверной ее работе.
Данный недостаток устраняется предложенным построением время-импульсного преобразователя.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении точности перемножения
напряжений множителя Ux и множимого Uy.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в импульсный перемножитель аналоговых
сигналов, содержащий время-импульсный преобразователь, включающий сравнивающее устройство, первый
вход время-импульсного преобразователя служит для подачи напряжения Uд, вторым входом времяимпульсного преобразователя служит второй вход сравнивающего устройства, который служит для подачи
напряжения множителя Ux, при этом выходом время-импульсного преобразователя служит выход сравнивающего устройства, который соединен со вторым входом амплитудного модулятора, первый вход которого
служит для подачи напряжения множимого Uy, выход амплитудного модулятора соединен со входом сглаживающего фильтра, выход которого служит выходом импульсного перемножителя аналоговых сигналов,
дополнительно введены источник опорного напряжения, устройство настройки амплитуд и источник напряжения для подстройки частоты, при этом первый вход время-импульсного преобразователя соединен с первым выходом источника опорного напряжения и со входом устройства настройки амплитуд, выход которого
соединен с четвертым входом время-импульсного преобразователя, второй выход источника опорного напряжения соединен электрически с корпусом, третий вход время-импульсного преобразователя соединен с
выходом источника напряжения для подстройки частоты, при этом время-импульсный преобразователь содержит генератор напряжения треугольной формы и формирователь входного напряжения интегратора, первый вход генератора напряжения треугольной формы служит первым входом время-импульсного
преобразователя, второй вход генератора напряжения треугольной формы служит четвертым входом времяимпульсного преобразователя, третий вход генератора напряжения треугольной формы соединен с выходом
формирователя входного напряжения интегратора, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора напряжения треугольной формы, первый выход которого соединен с первым входом сравнивающего
устройства, первый вход формирователя входного напряжения интегратора служит третьим входом времяимпульсного преобразователя.
Такое построение время-импульсного преобразователя позволило получить достоверный результат перемножения напряжений множителя Ux и множимого Uy при малых значениях напряжения множителя Ux за
счет введения источника опорного напряжения и устройства настройки амплитуд, поскольку это дало возможность исключить влияние на точность перемножения крутизны выходного сигнала генератора напряжения треугольной формы путем настройки его амплитуд. При такой конструкции время-импульсного
преобразователя в реальной схеме практически исключается влияние быстродействия компонентов времяимпульсного преобразователя на ошибку перемножения, поскольку величина Ux определяет скважность его
выходного импульсного сигнала и не изменяет частоту.
Дополнительное введение источника напряжения для подстройки частоты позволило получить точное
перемножение синусоидальных напряжений множителя Ux и множимого Uy за счет подстройки частоты
(крутизны нарастающего и спадающего участков) сигнала, формируемого генератором напряжения треугольной формы.
Предложенная сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг. 1 - блок-схема импульсного перемножителя аналоговых сигналов;
фиг. 2 - блок-схема генератора напряжения треугольной формы;
фиг. 3 - принципиальная схема импульсного перемножителя аналоговых сигналов;
фиг. 4 - временная диаграмма работы время-импульсного преобразователя и амплитудного модулятора
при постоянных входных сигналах;
фиг. 5 - временная диаграмма работы время-импульсного преобразователя и амплитудного модулятора
при синусоидальных входных сигналах.
Блок-схема импульсного перемножителя аналоговых сигналов (фиг. 1) содержит источник опорного напряжения 1, первый выход которого соединен с устройством настройки амплитуд 2, выход которого соединен с четвертым входом время-импульсного преобразователя 3, третий вход которого соединен с выходом
источника напряжения для подстройки частоты 4, выход время-импульсного преобразователя 3 соединен со
вторым входом амплитудного модулятора 5, выход которого соединен со входом сглаживающего фильтра 6,
выход которого служит выходом импульсного перемножителя аналоговых сигналов, при этом времяимпульсный преобразователь 3 содержит генератор напряжения треугольной формы 7, формирователь
входного напряжения интегратора 8 и сравнивающее устройство 9, выход которого служит выходом времяимпульсного преобразователя 3, четвертым входом которого служит второй вход генератора напряжения
треугольной формы 7, первый вход которого служит первым входом время-импульсного преобразователя 3
и соединен с первым выходом источника опорного напряжения 1, второй выход которого соединен электрически с корпусом, третий вход генератора напряжения треугольной формы 7 соединен с выходом формирователя входного напряжения интегратора 8, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора
напряжения треугольной формы 7, первый выход которого соединен с первым входом сравнивающего уст3
BY 4504 C1
ройства 9, второй вход которого служит вторым входом время-импульсного преобразователя 3, первый вход
формирователя входного напряжения интегратора 8 служит третьим входом время-импульсного преобразователя, первый вход амплитудного модулятора 5 служит для подачи напряжения множимого Uy, второй вход
время-импульсного преобразователя служит для подачи напряжения множителя Ux.
Блок-схема генератора напряжения треугольной формы 7 (фиг. 2) содержит интегратор 10, выход которого соединен со вторым входом первого компаратора 11, со вторым входом второго компаратора 12 и служит первым выходом генератора напряжения треугольной формы 7, выход второго компаратора 12 соединен
со вторым входом триггера 13, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора 11, первый
вход которого служит первым входом генератора напряжения треугольной формы 7, первый вход второго
компаратора 12 служит вторым входом генератора напряжения треугольной формы 7, вход интегратора 10
служит третьим входом генератора напряжения треугольной формы 7, выход триггера 13 служит вторым
выходом генератора напряжения треугольной формы 7.
Принципиальная схема импульсного перемножителя аналоговых сигналов (фиг. 3) содержит источник
опорного напряжения 1, первый выход которого соединен со входом устройства настройки амплитуд 2, выход которого соединен с четвертым входом время-импульсного преобразователя 3, третий вход которого соединен с выходом источника напряжения для подстройки частоты 4, выход время-импульсного
преобразователя 3 соединен со вторым входом амплитудного модулятора 5, выход которого соединен со
входом сглаживающего фильтра 6, выход которого служит выходом импульсного перемножителя аналоговых сигналов, при этом время-импульсный преобразователь 3 содержит генератор напряжения треугольной
формы 7, формирователь входного напряжения интегратора 8 и сравнивающее устройство 9, выход которого
служит выходом время-импульсного преобразователя 3, четвертым входом которого служит второй вход генератора напряжения треугольной формы 7, первый вход которого служит первым входом времяимпульсного преобразователя 3 и соединен с первым выходом источника опорного напряжения 1, второй
выход которого соединен электрически с корпусом, третий вход генератора напряжения треугольной формы
7 соединен с выходом формирователя входного напряжения интегратора 8, второй вход которого соединен
со вторым выходом генератора напряжения треугольной формы 7, первый выход которого соединен с первым входом сравнивающего устройства 9, второй вход которого служит вторым входом время-импульсного
преобразователя 3, первый вход формирователя входного напряжения интегратора 8 служит третьим входом
время-импульсного преобразователя 3, первый вход амплитудного модулятора 5 служит для подачи напряжения множимого Uy, второй вход время-импульсного преобразователя 3 служит для подачи напряжения
множителя Ux, при этом генератор напряжения треугольной формы 7 содержит интегратор 10, первый компаратор 11, второй компаратор 12 и триггер 13, выход интегратора 10 соединен со вторым входом первого
компаратора 11, со вторым входом второго компаратора 12 и служит первым выходом генератора напряжения
треугольной формы 7, выход второго компаратора 12 соединен со вторым входом триггера 13, первый вход
которого соединен с выходом первого компаратора 11, первый вход которого служит первым входом генератора напряжения треугольной формы 7, первый вход второго компаратора 12 служит вторым входом генератора напряжения треугольной формы 7, вход интегратора 10 служит третьим входом генератора
напряжения треугольной формы 7, выход триггера 13 служит вторым выходом генератора напряжения треугольной формы 7, при этом источник опорного напряжения 1 содержит стабилитрон 14 и резистор 15, первый вывод которого соединен с источником напряжения Е положительной полярности, второй вывод
резистора 15 соединен с катодом стабилитрона 14 и служит первым выходом источника опорного напряжения 1, вторым выходом которого служит анод стабилитрона 14, устройство настройки амплитуд 2 содержит
усилитель 16, регулируемый резистор 17 и резистор 18, второй вывод которого служит выходом устройства
настройки амплитуд 2 и соединен с выходом усилителя 16, неинвертирующий вход которого соединен электрически с корпусом, инвертирующий вход усилителя 16 соединен с первым выводом резистора 18 и вторым
выводом регулируемого резистора 17, первый вывод которого служит входом устройства настройки амплитуд 2, источник напряжения для подстройки частоты 4 содержит усилитель 19 и потенциометр 20, третий
вывод которого соединен электрически с корпусом, первый вывод потенциометра 20 соединен с источником
напряжения Е положительной полярности, второй подвижный вывод потенциометра 20 соединен с неинвертирующим входом усилителя 19, выход которого соединен с инвертирующим входом усилителя 19 и служит
выходом источника напряжения для подстройки частоты 4, амплитудный модулятор содержит усилитель 21,
резисторы 22 и 23, нормально замкнутый управляемый ключ 24 и нормально разомкнутый управляемый
ключ 25, выход которого соединен с выходом нормально замкнутого управляемого ключа 24 и служит выходом амплитудного модулятора 5, вход нормально разомкнутого управляемого ключа 25 соединен с первым
выводом резистора 22 и служит первым входом амплитудного модулятора 5, второй вывод резистора 22 соединен с инвертирующим входом усилителя 21 и с первым выводом резистора 23, второй вывод которого
соединен с выходом усилителя 21 и со входом нормально замкнутого управляемого ключа 24, неинвертирующий вход усилителя 21 соединен электрически с корпусом, управляющие входы нормально замкнутого и
разомкнутого управляемых ключей 24 и 25 соответственно соединены и служат вторым входом амплитудного модулятора 5, сглаживающий фильтр 6 содержит усилитель 26, резисторы 27 и 28, конденсатор 29, второй вывод которого соединен с выходом усилителя 26, со вторым выводом резистора 28 и служит выходом
сглаживающего фильтра 6, входом которого служит первый вывод резистора 27, второй вывод которого со4
BY 4504 C1
единен с первым выводом резистора 28, первым выводом конденсатора 29 и с инвертирующим входом усилителя 26, неинвертирующий вход которого соединен электрически с корпусом, формирователь входного
напряжения интегратора 8 содержит усилитель 30, резисторы 31 и 32, нормально замкнутый управляемый
ключ 33 и нормально разомкнутый управляемый ключ 34, выход которого соединен с выходом нормально
замкнутого управляемого ключа 33 и служит выходом формирователя входного напряжения интегратора 8,
вход нормально разомкнутого управляемого ключа 34 соединен с первым выводом резистора 31 и служит первым входом формирователя входного напряжения интегратора 8, второй вывод резистора 31 соединен с инвертирующим входом усилителя 30 и с первым выводом резистора 32, второй вывод которого соединен с
выходом усилителя 30 и со входом нормально замкнутого управляемого ключа 33, неинвертирующий вход
усилителя 30 соединен электрически с корпусом, управляющие входы нормально замкнутого и разомкнутого
управляемых ключей 33 и 34 соответственно соединены и служат вторым входом формирователя входного
напряжения интегратора 8, сравнивающее устройство 9 содержит усилитель 35, выход которого служит выходом сравнивающего устройства 9, неинвертирующий вход усилителя 35 служит первым входом сравнивающего устройства 9, вторым входом которого служит инвертирующий вход усилителя 35, интегратор 10 содержит
усилитель 36, резистор 37, конденсатор 38, второй вывод которого соединен с выходом усилителя 36 и служит
выходом интегратора 10, входом которого служит первый вывод резистора 37, второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора 38 и инвертирующим входом усилителя 36, неинвертирующий вход
которого соединен электрически с корпусом, первый компаратор 11 содержит усилитель 39, выход которого
служит выходом первого компаратора 11, инвертирующий вход усилителя 39 служит первым входом первого
компаратора 11, вторым входом которого служит неинвертирующий вход усилителя 39, второй компаратор
12 содержит усилитель 40, выход которого служит выходом второго компаратора 12, инвертирующий вход
усилителя 40 служит вторым входом второго компаратора 12, первым входом которого служит неинвертирующий вход усилителя 40, триггер 13 содержит два логических элемента 2ИЛИ-НЕ 41 и 42, первый вход
логического элемента 41 служит первым входом триггера 13, вторым входом которого служит второй вход
логического элемента 42, выход которого соединен со вторым входом логического элемента 41 и служит
выходом триггера 13, выход логического элемента 41 соединен с первым входом логического элемента 42.
Принцип действия устройства заключается в осреднении за период преобразования сглаживающим
фильтром 6 вольт-секундных площадей, формируемых амплитудным модулятором 5 из напряжения множимого Uy в течение времени tи, и напряжения множимого Uy, взятого с обратным знаком, в течение времени
tп (фиг. 3 и фиг. 4).
Поскольку переключение ключей амплитудного модулятора 5 происходит под управлением времяимпульсного преобразователя 3, осуществляющего преобразование напряжения множителя Uх в длительности импульса tи и паузы tп, то выходное напряжение сглаживающего фильтра 6 зависит также от значения
множителя Uх, влияющего на работу время-импульсного преобразователя 3, которая состоит в том, что
формируемое на выходе интегратора 10 линейно нарастающее напряжение (участок t1) сравнивается на
сравнивающем устройстве 9 с напряжением множителя Ux. Если выходное напряжение интегратора 10
меньше напряжения множителя Ux, то сравнивающее устройство 9 формирует на своем выходе сигнал, соответствующий импульсу tи. Когда выходное напряжение интегратора 10 достигнет напряжения Uд1, поступающего на время-импульсный преобразователь с выхода источника опорного напряжения 1, срабатывает
первый компаратор 11. На его выходе появляется сигнал, приводящий к установке триггера 13, выходной
единичный сигнал которого приводит к замыканию нормально разомкнутого управляемого ключа 34 и размыканию нормально замкнутого управляемого ключа 33. При этом на вход интегратора 10 поступает напряжение Uупр положительной полярности, что приводит к переходу интегратора 10 в режим формирования
линейно спадающего напряжения (участок t2). Когда выходное напряжение интегратора 10 достигнет напряжения Uд2, поступающего на время-импульсный преобразователь с выхода устройства настройки амплитуд 2, срабатывает второй компаратор 12. На его выходе появляется сигнал, приводящий к сбросу триггера
13, выходной нулевой сигнал которого приводит к размыканию нормально разомкнутого управляемого ключа 34 и замыканию нормально замкнутого управляемого ключа 33. При этом на вход интегратора 10 поступает напряжение Uупр отрицательной полярности, что приводит к переходу интегратора 10 в режим
формирования линейно нарастающего напряжения (участок t1). Поскольку крутизна линейно нарастающего
и спадающего участков треугольного напряжения с амплитудами Uд1 и Uд2 зависит от напряжения управления Uупр, то величина Uупр будет определять частоту выходного сигнала генератора напряжения треугольной формы, т.е. частоту преобразования напряжения множителя Ux в длительности tи и tп.
Во время действия длительности импульса tи нормально разомкнутый управляемый ключ 25 амплитудного модулятора 5 разомкнут, а нормально замкнутый управляемый ключ 24 замкнут. При этом на выход
амплитудного модулятора 5 проходит инвертированное значение напряжения множимого Uy. Во время действия длительности паузы tп нормально разомкнутый управляемый ключ 25 амплитудного модулятора 5
замкнут, а нормально замкнутый управляемый ключ 24 разомкнут. При этом на выход амплитудного модулятора 5 проходит напряжение множимого Uy. Поскольку при осреднении выходного сигнала амплитудного модулятора 5 (фиг. 4) сглаживающим фильтром 6 происходит инвертирование входного напряжения, то
значение выходного напряжения импульсного перемножителя аналоговых сигналов с учетом знака:
5
BY 4504 C1
tè − tï
(1)
⋅U ó
Ò
где T = tи + tп - период преобразования множителя Ux в длительности импульса tи и паузы tп; tи = tиl + tи2.
Промежутки времени tи и tп несут информацию о напряжении множителя Ux и служат параметрами выходного импульсного сигнала время-импульсного преобразователя 3. Границы длительности импульса и
паузы формируются перепадами выходного напряжения сравнивающего устройства 9 (Uвип), возникающими в моменты равенства его входных сигналов - напряжения треугольной формы Uгнт и напряжения множителя Ux. Приняв за длительность импульса tи время, когда выходной сигнал генератора напряжения
треугольной формы 7 больше напряжения множителя Ux, можно записать:
U ä1 − U õ
(2)
tè1 =
,
Ê1
U ä1 + U ä2
где Ê 1 =
- крутизна линейно нарастающего участка напряжения треугольной формы.
t1
U ä1 − U õ
(2)
tè 2 =
,
Ê2
U ä1 + U ä2
- крутизна линейно спадающего участка напряжения треугольной формы.
где Ê 2 =
t2
После подстановки (2) и (3) в (1) и соответствующих преобразований:
tè1 + tè 2 − [t1 + t2 − (tè1 + tè 2)]
tè1 + tè 2-tï
U âûõ =
=
⋅U ó =
t1 + t2
Ò
U ä1 − U õ U ä1 − U õ  U ä1 + U ä2 U ä1 + U ä2  U ä1 − U õ U ä1 − U õ 
+
−
+
−
+

Ê1
Ê2
Ê1
Ê2
Ê1
Ê2



⋅U ó =
=
U ä1 + U ä2 U ä1 + U ä2
+
Ê1
Ê2
U ä1 U õ U ä1 U õ U ä1 U ä2 U ä1 U ä2 U ä1 U õ U ä1 U õ
−
+
−
−
−
−
−
+
−
+
−
Ê1
Ê2
Ê2
Ê1 Ê1 Ê 2 Ê 2 ⋅U ó =
= Ê1 Ê1 Ê 2 Ê 2 Ê1
U ä1 U ä2 U ä1 U ä2
+
+
+
Ê1
Ê1
Ê2
Ê2
Uõ
U õ U ä2 U ä2 U ä1 U ä1
−2
−2
−
−
+
+
Ê
1
Ê2
Ê1
Ê2
Ê1
Ê 2 ⋅U ó =
=
1 
2 
 1
 1
U ä1
+
+
 + U ä2

 Ê 1 Ê 2
 Ê 1 Ê 2
U âûõ =
1 
1 
1 
 1
 1
 1
U ä1
+
+
+
 − U ä2
 − 2U õ

 Ê 1 Ê 2
 Ê 1 Ê 2
 Ê 1 Ê 2
=
⋅U ó =
2 
1 
 1
 1
U ä1
+
+
 + U ä2

 Ê 1 Ê 2
 Ê 1 Ê 2
U ä1 − U ä2 − 2U õ
⋅ U ó.
U ä1 + U ä2
После представления полученного выражения в виде
2U õ 
 U ä1 − U ä2
U âûõ = 
−
(4)
⋅U ó
 U ä1 + U ä2 U ä1 + U ä2 
видно, что при выполнении условия
(5)
Uд1 = Uд2 = Uд
выражение (4) принимает вид:
U õ⋅U ó
U âûõ = −
.
(6)
Uä
Из вышесказанного следует, что повысить точность, стабильность и исключить влияние изменения крутизны напряжения треугольной формы на точность и стабильность перемножителя можно дополнительным
введением источника опорного напряжения Uд и устройства настройки амплитуд напряжения треугольной
формы, позволяющего реализовать выполнение условия (5).
С целью уменьшения погрешности при перемножении синусоидальных сигналов Uх и Uy (фиг. 5), перемножитель снабжен источником напряжения для подстройки частоты 4, который позволяет устанавливать
требуемое по результатам метрологического анализа (Современные методы обработки сигналов в системах измерения, контроля, диагностики и управления: Материалы научно-технической конференции 18-22
=
6
BY 4504 C1
декабря 1995. - Мн., 1995. - Ч.2., [с. 11]) соотношение между частотой напряжения множимого Ux и тактовой частотой время-импульсного преобразователя 3, определяемой частотой работы генератора напряжения
треугольной формы 7.
Таким образом, дополнительное введение в состав импульсного перемножителя аналоговых сигналов источника опорного напряжения 1, устройства настройки амплитуд 2 и источника напряжения для подстройки
частоты 4 позволило повысить точность, стабильность и исключить влияние изменения крутизны напряжения треугольной формы на точность и стабильность перемножителя, а также уменьшить погрешность при
перемножении синусоидальных напряжений множителя Ux и множимого Uy.
Источники информации:
1. Корн Г., Корн Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. - М.: Мир,
1967. - С. 357-359.
2. Корн Г., Корн Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. - М.: Мир,
1967. - С. 360-361.
3. Маклюков М.И., Протопопов В.А. Применение аналоговых интегральных микросхем в вычислительных устройствах. - М.: Энергия, 1980. - С. 125-144.
Импульсный перемножитель аналоговых сигналов, содержащий время-импульсный преобразователь, включающий сравнивающее устройство; первый вход время-импульсного преобразователя служит для подачи
напряжения Uд, вторым входом время-импульсного преобразователя служит второй вход сравнивающего
устройства, который служит для подачи напряжения множителя Uх, при этом выходом время-импульсного
преобразователя служит выход сравнивающего устройства, который соединен со вторым входом амплитудного модулятора, первый вход которого служит для подачи напряжения множимого Uy, выход амплитудного
модулятора соединен со входом сглаживающего фильтра, выход которого служит выходом импульсного перемножителя аналоговых сигналов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены источник опорного напряжения, устройство настройки амплитуд и источник напряжения для подстройки частоты, при этом
первый вход время-импульсного преобразователя соединен с первым выходом источника опорного напряжения и со входом устройства настройки амплитуд, выход которого соединен с четвертым входом времяимпульсного преобразователя, второй выход источника опорного напряжения соединен электрически с корпусом, третий вход время-импульсного преобразователя соединен с выходом источника напряжения для подстройки частоты, при этом время-импульсный преобразователь содержит генератор напряжения треугольной
формы и формирователь входного напряжения интегратора, первый вход генератора напряжения треугольной
формы служит первым входом время-импульсного преобразователя, второй вход генератора напряжения
треугольной формы служит четвертым входом время-импульсного преобразователя, третий вход генератора
напряжения треугольной формы соединен с выходом формирователя входного напряжения интегратора,
второй вход которого соединен со вторым выходом генератора напряжения треугольной формы, первый выход которого соединен с первым входом сравнивающего устройства, первый вход формирователя входного
напряжения интегратора служит третьим входом время-импульсного преобразователя.
Фиг. 2
7
BY 4504 C1
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
249 Кб
Теги
патент, by4504
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа