тора с входным сигналом Uy. Порог срабатывания ёТО-рого компаратора

y=UyR ilJiy.

Две последовательности прямоугольных импульсов, формируемые на выходах первого и второго компараторов, подаются на входы логического элемента Исключающее ИЛИ (неравнозначность), выход которого и служит выходом МУ.

Логическое состояние элемента Исключающее ИЛИ будет изменяться при изменении логического состояния (полярности) каждого из компараторов. Поэтому длительности выходных импульсов будут соответствовать участкам развертывания между последовательными моментами сравнения напряжения интегратора с пороговыми уровнями ni = Uc, я2=-f/c, Пз=у. Выходная импульсная последовательность на каждом цикле состоит из четырех тактов, длительность которых определяется (5).

Выражение для функции преобразования этого ШИМУ получим, подставив значения Vi и V2 и пороговые уровни ffi, я2 и Яз в формулу (7):

-R.Ry и,и, R.RyR и, >

Аналогичный результат можно получить, приняв Яз=,0, а ni = Uc-\-y, я2=-f/c+y, т. е. если подать входной сигнал Uy на вход первого компаратора {ОАг), а второй компаратор (1)Лз) поставить в режим нуль-индикатора.

Аналогично задаются пороговые уровни в ШИМУ, приведенном на рис. 2, б [4]. Здесь также второй компаратор работает в режиме нуль-индикатора, а сигнал Uy подается на вход первого компаратора, т. е. задаются пороговые уровни ±Uc-\-y.

Выходная импульсная последовательность в этой схеме формируется вторым компаратором и также состоит из четырех тактов на каждом цикле преобразования. Этот компаратор 2 раза за цикл переключается при переходе через нуль пилообразного напряжения, а 2 раза переключается в моменты изменения знака напряжения на выходе первого компаратора {DA2), который управляет противофазными ключами Sx и 52, поочередно подключающими один из входов DAz к общей шине.

Недостатком ШИМУ, реализованным по первому варианту, является то, что их выходной информативный параметр представлен в виде разности длительностей четы-

рех временных интервалов на каждом цикле преобразования. Это несколько усложняет преобразование выходного сигнала этих схем в код и может привести к дополнительным погрешностям преобразования.

Более целесообразным можно считать применение ШИМУ, реализующих второй и третий варианты, где на цикле преобразования формируются только два информативных интервала (такта).

В схеме на рис. 3, а у второго компаратора {DAs) на прямом и обратном участках развертывающих напряжений задаются различные пороги сравнения: на прямом участке Пз=у, на обратном Я4=-у. При этом компаратор переключается только 2 раза за цикл развертывания. Разные пороговые уровни компаратора DAs задаются подключением его входа к двухполярному источнику сигнала dzUy через переключатель 5, управляемый выходным сигналом первого компаратора {DA2). Здесь необходимо точное равенство по модулю напряжений сигналов Uy обеих полярностей. В [5] для этой цели применен фа-зочувствительный модулятор, собранный на ОУ и ключе на полевом транзисторе. Однако и в этом случае точная настройка равенства сигнала Uy двух полярностей достаточно сложна.

От указанного недостатка свободен ШИМУ, собранный по схеме на рис. 3, б, где сравнение развертывающих напряжений с пороговыми уровнями dzUy обеспечивается введением двух компараторов {DAs и DAi). У первого из них выходное напряжение интегратора и входной сигнал Uy поданы на разноименные входы усилителя, т. е. производится сравнение в соответствии с формулой Ua=Uy. У другого компаратора эти напряжения подключены к одноименным входам, т. е. сравнение производится в соответствии с формулой Ып + f/j/ = О, что эквивалентно сравнению с инверсным сигналом Uy. Выходные интервалы, относительная разность длительностей которых пропорциональна произведению, формируются при помощи i?5-TpHrrepa, переключающегося по фронтам выходных импульсов компараторов DAs и DAi.

Отсутствие коммутируемых элементов в цепях входных сигналов обеспечивает высокие метрологические характеристики этой схемы при незначительном усложнении ее по сравнению с предыдущей.

Схемы на рис. 4, а, б реализуют третий вариант преобразования. В них так же, как и в схеме на рис. 3, б, используются три усилителя, но вместо ?5-триггера применены логические устройства (ЛУ), осуществляющие по

каждому из двух выходов (Fi и F2) логические функции преобразования для схемы на рис. 4, а:

Fl = АБС + ЛВС; F2 = АБС + АВс и для схемы на рис. 4, б,

Fl = ABC + АБС; Fz = ABC + АБС.

Здесь буквами Л, В и С обозначены логические состояния трех усилителей на компараторах DA2...DA1. При этом отрицательному напряжению на выходе компаратора приписывается нулевой логический уровень.

Схемы на рис. 4, а, б имеют различие только в подключении сигналов с выхода интегратора и сигнала Uy к входам компараторов ВАз и DAi, что и обусловливает различие логических функций из выходных устройств. Особенностью рассмотренных схем является то, что информативные интервалы в них формируются на двух выходах, один из которых должен быть принят за положительный, другой - за отрицательный. Это обусловлено использованием в схемах последовательности с тремя уровнями информативных интервалов (см. рис. 1, г).

Рассмотренный метод синтеза в силу наложенных ограничений не охватывает всех способов построения ШИМУ с использованием метода развертывающего преобразования. Так, формируя на цикле преобразования не две, а четыре развертывающие функции, авторам удалось синтезировать еще одну структуру ШИМУ, в которой выходная импульсная последовательность на цикле преобразования состоит из двух тактов [6].

Как видно из рассмотренного алгоритма и синтезированных его вариантов, а также из схем на рис. 2...4, метрологические свойства ШИМУ определяются точностью интегрирования и сравнения, т. е. преобразований, которые в настоящее время могут быть осуществлены посредством операционных усилителей с погрешностями порядка сотых долей процента. Этот уровень погрешностей подтверждается как тщательным исследованием инструментальных погрешностей, так и экспериментальными исследованиями рассмотренных схем ШИМУ.

Преимущества рассмотренного алгоритма ШИМУ позволили реализовать по схеме иа рис. 4,6 образцовый переносный счетчик электроэнергии класса точности 0,2 с массой не более 3,5 кг, метрологические свойства которого подтверждены испытаниями, проведенными на установке Искра .

Высокая точность, очевидные широкие функциональные возможности, создаваемые синтезированными ШИМУ, а также возможность интегрального исполнения создают благоприятные условия для их разнообразного применения.

Метод синтеза, рассмотренный в работе, может быть использован для построения других время-импульсных функциональных преобразователей с различными информативными параметрами.