Многозонный развертывающий преобразователь

 

Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в режиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, и может быть использовано в аналоговых вычислительных устройствах. Целью изобретения является снижение потребляемой мощности. Многозонный развертывающий преобразователь содержит сумматоры 1 и 2, интегратор 3, релейные элементы 4<SB POS="POST">1</SB>,...4<SB POS="POST">N</SB>, усилители мощности 5<SB POS="POST">1</SB>,...5<SB POS="POST">N</SB>, релейные блоки 6<SB POS="POST">1</SB>,...,6<SB POS="POST">N</SB>, ключевые элементы 7<SB POS="POST">1</SB>,...,7<SB POS="POST">(N-1)/2</SB>, блок 8 формирования управляющих сигналов, шину 9 питания, вход 10 и выход 11. Многозонный развертывающий преобразователь работает в режиме автоколебаний, по мере роста величины сигнала на входе 10 в работу включается очередной усилитель 5<SB POS="POST">I</SB> мощности в релейном блоке 6<SB POS="POST">I</SB>. При малом сигнале на входе 10 включен усилитель 5<SB POS="POST">I</SB> мощности релейного блока 6<SB POS="POST">I</SB>. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) Ш) д4 G 06 С 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AST0PCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTWRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4280380/24-24 (22) 07.07.87 (46) 07.04.89. Вюл. ))) 13 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Л.И.Цытович (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1206816, кл. С 06 G 7/12, 1984.

Авторское свидетельство СССР

)f) 1 183988, кл. С 06 С 7/ 12) 1983 . (54) МНОГОЗОННЫЙ РАЗВЕРТЫВАЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в режиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, и может быть использовано в аналоговых вычислительных устройствах. Целью изобретения является снижение потребляемой мощности. Иногозонный развертывающий преобразователь содержит сумматоры 1 и 2, HHтегратор 3, релейные элементы 4 ...,,4 „, усилители

5,,...,5„ мощности,релейные блоки

6,. ..6„, ключевые элементы 7 „. ° .

7 „,) ) блок 8 формирования управляющих сигналов, шину 9 питания, вход !О и выход 11. Многозонный развертывающий преобразователь работает в режиме автоколебаний, по мере роста величины сигнала на входе 10 в работу включается очередной усилитель 5 мощносl ти в релейном блоке 6 . При малом

1 сигнале на входе 10 включен усилитель

5, мощности релейного блока 6,, 4 ил.

1471203

Изобретение относится к усилительным устройствам, работающим в режиме автоколебаний с широтно-импульсным преобразованием сигнала, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения -. снижение потребляемой мощности.

На фиг. 1 изображена функциональ- 10 ная схема многозонного развертывающего преобразователя на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов; на фиг.3— статическая характеристика "вход-выход" и кодовая таблица состояний ре- 15 лейных элементов, на фиг. 4 — кодовая таблица состояний релейных элементов с учетом модуляционных зон и команд на включение ключевых элементов. 20

Преобразователь содержит первый и второй сумматоры 1 и 2, интегратор

3, релейные элементы 4„,...,4 „, усилители 5„,... 5 „ мощности, релейные блоки б„,...,б„, ключевые элементы

7„,...,7<„, блок 8 формирования управляющих сигналов, шина питания

9, вход 10, выход 11.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: Х,„- сигнал на входе 10, УД()-30 выходной сигнал релейного элемента

4,; g „, Q, Q (, — выходные сигнарелейн элемейтов 4, 43i 4 Фэ 45 у„(), (с), у (t), > (t) у () выходные сигналы усилителей 5,.

55 мощности; + В; — пороги переключений релейных элементов 4;> У ь,„среднее значение сигнала на выходе

1 11 1 11 112+11 112 11 113 11 113 II

i i Э Ф Э модуляционные эоны Y „(t) — выходной сигнал интегратора 3 t; — моменты времени изменения состояний. Преобразователь работает следующим образом.

Первый и второй сумматоры 1 и 2, 45 имеют единичный коэффициент передачи во всем диапазоне изменений входных воздействий. Релейные элементы

4,,...,4 „ имеют неинвертирующую петлю гистерезиса и симметричные относительно "нуля" пороги переключения.

Выходной сигнал релейных элементов

4 „,...,4 „ меняется дискретно в пределах + А/п.

Усилители 5„,...,5 „мощности осу- 55 ществляют усиление мощности выходного сигнала релейных элементов 4 „ ..., 4 „ ° Их выходной сигнал повторяет форму импульсов с выхода релейных элементов 4,,...,4 „. Питание усилителеи 5,,...,5 „ мощности осуществляется от источника электропитания, подключаемого к шине 9 питания. Вы» ходные сигналы усилителей 5,. ..,5„ суммируются с помощью второго сумматора 2. Нормально разомкнутые ключевые элементы 7 переходят в замкнутое состояние при сигнале лог. "1" на их управляющем входе. Блок 8 формирования управляющих сигналов содержит двоичный дешифратор и матрицу с пе режигаемыми перемычками.

Если каналов пять, то пороги переключения релейных элементов 4,,..., 4> удовлетворяет условию (В,) ((В ) ((В ) (В ) ((В,). При этом ключи 7; и 7 замкнуты.

При включении релейные элементы

4,,....,4 принимают произвольное, например, положительное состояние (фиг. 2 б-е), выходной сигнал интегратора 3 изменяется в отрицательном направлении. В моменты времени t, 1 У

t u t релейные элементы 4 „ ...,4 з переключаются в состояние — А/5 (фиг.

2 В, eÄ ). Выходные сигналы усилителей 5, 5» 5 и 5 взаимно компенсируются, а в автоколебательном режиме начинает работать релейный блок б, (фиг. 2ь). Амплитуда сигнала

1l II пилы на выходе интегратора 3 ограничена зоной неоднозначности релейного элемента 4, (фиг. 2а). При изменении в моменты времени t, t u

t уровня на входе 10 (фиг. 2*) происходит последовательный переход из первой во вторую ("2-") и третью ("3-") модуляционные зоны статической характеристики "вход-выход" (фиг.

2, >). Это происходит вследствие переориентации релейных элементов

4 и 4 в моменты времени и (фиг. 2q e) .

Рассмотрим выходные аигналы релейных элементов 4,...,4 в качестве двоичной комбинации. Положительный знак выходного сигнала принимаем за лог."1", отрицательный — за лог."0".

Кроме того, релейный элемент 4 служит в качестве младшего разряда, а релейный элемент 4 — в качестве старшего разряда двоичной комбинации.

Для первой "1" модуляционной зоны (фиг. 3 а, б) возможны шесть кодовых комбинаций, характеризующих состояние релейных элементов 4,...,4

Для этой зоны характерно то обстоя1471203 тельство, wTo усилители 5,...,5> фактически работают в режиме взаимной компенсации своих выходных сигналов.

С точки зрения энергетики такой режим является неоправданным, так как потребляемая усилителями 5

5 мощность практически не передается в нагрузку. При работе в зоне "I" усилители 5,...,5 „ мощности могут быть отключены, что повысит КПД преобразователя.

В зонах "2+" и "2-" (фиг. 3 а,б) релейные элементы 4,...,4 могут íà- 15 ходиться в четырех возможных двоичных комбинациях, причем два из четырех усилителей 5,...,5 мощности работают в режиме взаимной компенсации выходных сигналов. Следователь- 20 но, эти два усилителя мощности могут быть отключены. И лишь в старших "3+t, и 3-" зонах все усилители мощности должны быть включены, так как они находятся .в идентичных состояних (фиг. 3 8) передавая мощность в цепь нагрузки. Рассмотренный алгоритм работы реализуются с помощью программируемого постоянного дополняющего устройства 8 и ключевых элементов 7, и 30

Управление ключевыми элементами производится в соответствии с таблицей на фиг. 4. Для зоны "1" ключи 7

7 HBXO+RTCR B нии, а в режиме автоколебаний работает релейный блок 6,, обеспечивающий

1 формирование импульсов в первой модуляционной зоне.

Зоны "2+" и "2-" (фиг. 4) характе- 40

tt ризуются восьмью комбинациями 0 и

"1" (фиг. 3 s). В режиме компенсации работают те усилители мощности, для которых "0" и "1" расположены рядом

ppyr с другом ТаК например для 45 комбинации 0111 мощность в нагрузку отдают усилители 5 и 5З, поэтому ключевой элемент 7, должен быть замкнут, а ключевой элемент 7 разомкнут, В случае 1101 наоборот — включаются усилители 5, и 5, а усилители 5< и

5 отключены.

При включении на выходах релейньгх элементов 4,...4 > формируется код

1111 (фиг, 2 е-е,Я), поэтому ключи

7 „ и 7 замкнуты (фиг. 2 -, интервал Т,). В момент времени Т (фиг. 2 .

s,tt, к) кодовая комбинация равна 1110 (фиг. 2н), поэтому ключ 7, размыкается (фиг. 2a, «), на нагрузку работают усилители 5 » 5 q и 5< (фиг. 2>,,., интервал Т ). В течение времени Т выходной сигнал формируется в первой модуляционной зоне (фиг. 2 у), ключевые элементы 7„ и 7 разомкнуты. На интервале Т код соответствует 1000 усилители 5 и 5 з включены (фиг. 2

Г н, «, Н) . В течение времени Т все пять усилителей 5,,..., 5 работают на нагрузку (фиг. 2н-а). Таким образом обеспечивается улучшение энергетических показателей эа счет уменьшения потребляемой мощности.

Формула из обре тения

Многозонный развертывающий пре1 образователь, содержащий соединенные последовательно первый сумматор и интегратор, выход которого подключен к сигнальным входам п релейных блоков (где п — нечетное число), каждый из которых содержит соединенные последовательно релейный элемент и усилитель мощности, выход которого является выходом релейного блока, а сигнальным входом является вход релейного элемента, выходы релейных блоков подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого является выходом преобразователя и соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого является входом преобразователя, вход питания усилителя мощности первого релейного блока соединен с шиной питания преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, в него введены блок формирования управляющих сигналов и (п-1)/2 ключевых элементов, при чем входы ключевых элементов соединены с шиной питания преобразователя, выход каждого из ключевых элементов подключен к объединенным входам питания усилителей мощности i-ro u (i+1.)-го (где i = 2,4 с...n-1) релейных блоков, выходы релейных элементов всех релейных блоков, кроме первого, подключены к соответствующим входам блока формирования управляющих сигналов, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих ключевых элементов.

1471203

1471203

1471 203

Составитель О. Отрадов

Редактор А.Мотыль Техред Л.Олийнык

Корректор I.Пилипенко

Заказ 1610/51 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101