Времяимпульсный квадратичный преобразователь

А

n„

"1 (2) 40

o, dt к-< и, учитывая,что U („„— величина, не зависящая От времени, а занисящая от номера такта К, перепишем выражение 45 (1) следующим образом:

U(„,)(1 — -„--) + Ак. (3)

Т

"1

Полученное уравнение янляется ли-, нейным разностным неоднородным уран- 50 некием первого порядка. Решение уравнения (3) при п п

u,„ас (4)

А =А =...А =А=

1 t к находим н виде и 2

U =А —,— ) ) — ()в (к) Т вЂ”,-) j +U(,)(1- -„-),(5) t

В основу построения устройства положен принцип временного разделения процессов интегрирования сигнала и его выборки на основе двухтакт5 ного режима управления выборкой и хранением информации с получением квадратичного закона преобразования при одновременном быстром усреднении полученного результата и представлении его н виде напряжения, благодаря чему значительно повышается быстродействие преобразователя.

Принимая во внимание то, что процесс интегрирования в первом интег- 15 раторе преобразователя происходит лишь н нечетнъ1е такты, а в четные такты напряжение остается постоянным, определим номер такта, как К=2п+1, где К вЂ” номер такта; n — 1,2,3,4... ° 20 огда на выходе операционного усилителя 12, входящего в состав первого интегратора, будем иметь

1К

Т

1 1

"(к) "(К-f) 7 ) UoÄ dt n "(к 1) Ф () где 7, =R — постоянная интегрирования по входу первого интегратора; 30

Л

i<=R С вЂ” постоянная интегрироэ вания перного интегратора по цепи обратной связи

U(k,) — напряжение на выходе 35 первого интегратора в предыдущем такте.

Введем обозначение

4у

n„n

"ц(К) И (К+1) и выборе постоянных интегрирования

1= "2= Т (7) получим из (5) с уче(том (4), что

U — U н (к) on Т (8)

В четные периоды ШИМ-сигнала это напряжение будет поступать на второй интегратор и, так как интегрирование будет происходить в данном случае лишь в четные такты, а в нечетные напряжение на выходе второго интегратора остается постоянным, определим номер такта для второго интегратора как

М=2п,где М вЂ” номер такта;и — 1,2,3...

Тогда на выходе операционного усилителя 11, входяшего в состав второго интегратора, будем иметь м и ! Г "н (-U --) dt—

off Т

Э iM, (9) (6) (М) (М 1)

1

Т о где 7э =К С„ — постоянная интегрирования второго интегратора по входу;

=R С вЂ” постоянная интегри5 1о рования второго интегратора по цепи обратной связи;

U — напряжение на выхо(М-1) де второго интеграто ра и выходе устройства в предыдущем такте.

Введем обозначение М

Л

1 1

B -я- ) U -- dt (10) ьэ Т

M-1 и, учитывая, что U („, — величина, не зависящая от времени, а зависящая от номера такта М, перепишем выражение (9) следующим образом:

Т

U(M) U (M -1) ()

Решение уравнения (1)) при е„

) н

< ll

В -S -...-Â -a -- I U -- dt (12) 2 К М Т о находится в виде

U(N) -В Т-()-(l — т) 1 U(,)()+ -T-) .

o g (l3) где U — напряжение на ныходе интег(ol ратора н начальный момент времени t o.

При установившемся входном сигнале, т.е. при условии

14066 где U — напряжение на выходе усто ройства в начальный момент времени

При установившемся сигнале на вто5 ром выводе второго масштабного резистора 7, т.е. при выполнении условия (6) и выборе постоянных интегрирования

4, = 7, (14) 1р получим из (9) с учетом (12), что (15)

n„„

4 где 6 = — — — относительная длительТ

НОСТЬ ВХОДНОГО ИМ 15 пульса.

Иэ выражения (13) при выполнении условия (14) следует, что переходный процесс заканчивается за два такта.

I торах, Формула изобретения

Времяимпульсный квадратичный преобразователь, содержащий источник широтно-модулированного сигнала, источник опорного напряжения, три ключа, три масштабных резистора, запоминающий конденсатор и сглаживающее звено, выполненное на первом операционном усилителе, в цепь обратной

50

„20

Переход от получения квадратичного закона преобразования на основе пассивных импульсно-управляемых многополюснихов с последующим медленным усреднением полученного результата, 25 на использование активных структур интеграторов с аналоговой памятью при организации на их основе двухтактного противофазного управления выборкой информации с одновременным 1П быстрым формированием выходного сигнала позволяет значительно увеличить быстродействие в предлагаемом преобразователе по сравнению с известным за счет снятия принципиального противоречия между точностью и быстродействием времяимпульсных преобразователей на основе сглаживания импульсных потоков, так как исключает необходимость в фильтрующих конденса- 4О

1О 6 связи которого включен сглаживающий конденсатор, выход источника опорного напряжения соединен с информационным входом первого ключа, выход которого через первый масштабный резистор подключен к первому выводу запоминающего конденсатора, первый вывод второго масштабного резистора через второй ключ подключен к входу операционного усилителя сглаживающего звена, первый вывод третьего масштабного резистора подключен к выходу преобразователя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены операционный усилитель, два блока выборки-хранения, четвертый ключ, Ттриггер и два элемента И, первые входы которых подключены к выходу источника широтно-модулированного сигнала и к входу Т-триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с управляющими входами третьего ключа и первого рлока выборки-хранения, выход которого подключен к выходу преобразователя, а информационный вход соединен с выходом операционного усилителя сглаживающего звена, подключенного входом к выходам второго и третьего ключей, информационный вход четвертого ключа соединен с вторым выводом третьего масштабного резистора, инверсный выход Т-триггера подключен к второму входу второго элемента И и к управляющим входам четвертого ключа и второго блока выборки-хранения, выход которого соединен с вторым выводом второго масштабного резистора, а информационный вход подключен к второму выводу запоминающего конденсатора и выходу операционного усилителя, соединенного входом с вторым выводом первого масштабного резистора и выходом третьего ключа, соединенного информационным входом с первым выводом второго масштабного резистора, выходы первого и второго элементов И соединены с управляющими входами соответственно первого и второго ключей.

1406610

4Ч

Тираж 704

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Редактор Э.Слиган

Заказ 3195/45

Составитель Н.Зайцев

Техред Л.Сердюкова Корректорй.Король