RU21827U1 - Перемножитель сигналов - Google Patents

Abstract

Перемножитель сигналов, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый масштабный резистор подсоединен к источнику первого сигнала, к которому подключен второй масштабный резистор, третий масштабный резистор, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, ключ, подсоединенный к другому выводу второго масштабного резистора, генератор напряжения треугольной формы, компаратор и фильтр нижних частот, выход которого является выходом перемножителя, отличающийся тем, что общая точка второго масштабного резистора и ключа соединена с неинвертирующим входом операционного усилителя, а выход последнего соединен с входом фильтра нижних частот, второй вывод ключа подсоединен к земляной шине, выход генератора напряжения треугольной формы подключен к инвертирующему входу компаратора, а к неинвертирующему входу последнего подсоединен источник второго сигнала, выход компаратора через логический инвертор подключен к входу управления ключа.

Description

ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к автоматике, вычислительной технике, в частности, к электроизмерительной технике.

Известны перемножители сигналов на дифференциальных транзисторных парах (см. Тимонтеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Радио и связь, 1982. - С.20-24), недостатком которых является низкая температурная стабильность вследствие зависимости характеристик транзисторов от температуры.

Известны также перемножители сигналов логарифмического типа (см. там же, стр. 10-13.), недостатком которых является то, что их можно использовать при входных сигналах только одинаковой полярности.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому решению по совокупности признаков является перемножитель на основе амплитудно-широтной импульсной модуляции (см. там же, стр.14, рис.1.7,а), принятый в качестве прототипа. В таком устройстве сопротивление используемого ключа влияет на результат перемножения, что приводит к снижению точности перемножения сигналов, поскольку сопротивление ключа не является стабильным. Недостатком прототипа является также относительная сложность схемы, поскольку канал амплитудной модуляции выполнен на основе двух операционных усилителей.

Сущность решения состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в повышении точности перемножения сигналов, упрощении схемы устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном перемножителе сигналов, содержащем операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый масштабный резистор подсоединен к источнику первого сигнала, к которому подключен второй масштабный

МПК GOlDl/16

резистор; третий масштабный резистор, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя; ключ, подсоединенный к другому выводу второго масштабного резистора; генератор напряжения треугольной формы; компаратор и фильтр нижних частот, выход которого является выходом перемножителя, особенность заключается в том, что общая точка второго масштабного резистора и ключа соединена с неинвертируюпдим входом операционного усилителя, а выход последнего соединен с входом фильтра нижних частот, второй вывод ключа подсоединен к земляной шине, выход генератора напряжения треугольной формы подключен к инвертирующему входу компаратора, а к неинвертирующему входу последнего подсоединен источник второго сигнала, выход компаратора через логический инвертор подключен к входу управления ключа.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленной полезной модели, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «новизна.

На чертежах представлено; на фиг.1 приведена схема перемножителя сигналов; на фиг.2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 приведена часть схемы прототипа.

Перемножитель сигналов (фиг.1) содержит операционный усилитель (ОУ) 1; первый 2, второй 3 масштабные резисторы; источник первого сигнала 4; третий масштабный резистор 5; ключ 6; фильтр нижних частот (ФНЧ) 7; логический инвертор 8; генератор напряжения треугольной формы (ГНТФ) 9; источник второго сигнала 10; компаратор 11.

Устройство работает следующим образом. Напряжение с ГНТФ 9 (фиг.2,а) поступает на инвертирующий вход компаратора 11, а на неинвертирующий вход последнего напряжение iij поступает с источника второго сигнала 10 (фиг.2,а). Таким образом, осуществляется широтно-импульсная модуляция сигнала источника 10 и выходное напряжение компаратора И имеет вид, показанный на фиг.2,6, причем интервал времени i пропорциона.пен напряжению и.2- Этот сигнал, передаваемый через логический инвертор 8, управляет работой ключа 6. Сопротивления первого 2, 2второго 3 и третьего 5 масштабных резисторов выбираются одинаковыми:

(1)

При этом, когда ключ 6 разомкнут, усилитель на основе ОУ 1 и вышеупомянутых резисторов является неинвертирующим с коэффициентом передачи + 1 и напряжением на выходе, равным +ui (н; - напряжение на выходе источника первого сигнала 4) (фиг.2,в). Когда же ключ 6 замкнут, то усилитель на основе ОУ1 является инвертирующим (коэффициент передачи равен -1) и его выходное напряжение в этом случае равно -У;(фиг.2,в).

Прямоугольное напряжение (фиг.2,в) подается на вход ФПЧ 7, который выделяет среднее значение, пропорциональное произведению напряжений источников 4 и 10.

При описании работы устройства выше предполагалось, что сопротивление ключа 6 в замкнутом состоянии равно нулю. Оценим влияние этого сопротивления в реальном случае. При условии (1) нетрудно получить выражение для коэффициента передачи усилителя на основе ОУ 1:

+ -±i,(2)

R + R,

где сопротивление ключа 6 в замкнутом состоянии. При тех же условиях коэффициент передачи усилителя, входящего в состав прототипа (фиг.З), равен:

Г--1-.(3)

,

Для определения влияния отклонений сопротивления ключа 6 вследствие его нестабильности найдем производные от выражений (2) и (3):

дК.2R

R. (,) дК4R

dR. (R + R,f

Из сравнения (4) и (5) видно, что в предложенном решении выражение (4) влияние сопротивления ключа меньше, чем в прототипе выражение (5). Это способствует повышению точности перемножения сигналов. Кроме этого схема предложенного устройства проще, чем схема прототипа, поскольку канал амплитудной модуляции выполнен на основе только одного ОУ.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, заключающегося в повышении точности перемножения сигналов и упрощении схемы устройства. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.

Claims (1)

1. Перемножитель сигналов, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый масштабный резистор подсоединен к источнику первого сигнала, к которому подключен второй масштабный резистор, третий масштабный резистор, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, ключ, подсоединенный к другому выводу второго масштабного резистора, генератор напряжения треугольной формы, компаратор и фильтр нижних частот, выход которого является выходом перемножителя, отличающийся тем, что общая точка второго масштабного резистора и ключа соединена с неинвертирующим входом операционного усилителя, а выход последнего соединен с входом фильтра нижних частот, второй вывод ключа подсоединен к земляной шине, выход генератора напряжения треугольной формы подключен к инвертирующему входу компаратора, а к неинвертирующему входу последнего подсоединен источник второго сигнала, выход компаратора через логический инвертор подключен к входу управления ключа.