Сравнивающее устройство

Сравнивающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскит

Сациалистическиа

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

К.1. 21е, 36/01

42k, 18/01

42m> 7/02

Заявлено 06.111.1967 (№ 1139742/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет

lHIi G 01г

G 01/

G 061

УДК 537.7.001.36:621..317.722:681.325..66

Комитет ло делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

Опубликовано 07Х.1968. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 5.VIII.1968

Авторы изобретения

Н. И. Яковлев и В. М. Нечуйкин

Заявитель

СРАВНИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники и может быть применено в преобразователях напряжения в код. В известных преобразователях напряжения в код срав1нивающее устройство содержит магнитно-модуляционный элемент, узкополосный полосовой фильтр, усилитель н фазочувствительный детектор.

Увеличение чувствительности известного сравнивающего устройства сопряжено с необходимостью использования узкополосных полосовых фильтров, что влечет за собой снижение быстродействия и усложнение конст. рукции всего сравнивающего устройства.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем выход усилителя-формирователя соединен со входом схемы совпадения, два других входа которой подключены один непосредственно, а другой через дифференцирующую цепь ко входу формирователя опорного напряжения, соединенного с генератором возбуждения. Такое выполнение увеличивает быстродействие, динамический диапазон сравнивающего устройства и одновременно упрощает его конструкцию, так как в предлатаемом устройстве не требуется подавления начально о сигнала (нулевого уровня) на выходе магнитно-модуляционного элемента, а требуется лишь сглаживание его, что обеспечивается сравнительно простым широкополосным фильтром нижних частот.

На триг. 1 представлена схема предлагаемого сравнивающего устройства; на фиг. 2 временная диаграмма, поясняющая работу схемы.

Устройство содержит дифференциальный магнитно-модуляционный элемент 1, возбуждаемый от генератора синусоидального напряжения 2. К измерительной обмотке элемента 1 присоединен фильтр нижних частот 3 с усилителем-формирователем 4, с выхода которого сигнал поступает на вход схемы совпадения 5.

Два других входа схемы совпадений соединены с генератором 2 через формирователь б опорного напряжения и дифференцирующую цепь 7.

Измеряемый cHI H3,1 U H 3TH 1 DHHbIH cHI нал U, подаются в управляющую и компенсационную обмотки элемента 1 соответствен20 но.

Рассмотрим сначала работу устройства при отсутствии сигнала или при равенстве измеряемого и эталонного сигналов, когда

U, — U„=0. При этом в измерительной об25 мотке элемента имеется симметричное начальное напряжение (кривая 8, а), состоящее из нечетных гармоник частоты возбуждения и обуслоьленное неидентичностью полуэлементов магнитного элемента. Гармоники это30 го напряткения обычно являются помехой и подавляются полосовым фильтром, настроен217522

55 ным на вторую гармонику частоты возбуждения, причем увеличение чувствительности всегда сопряжено с уменьшением полосы пропускания полосового фильтра, что приводит к пропорциональному снижению быстродействия.

В предложенном устройстве используют фильтр нижних частот, имеющий более широкую полосу, так что он пропускает все частоты от нулевой до второй гармоник и лишь незначительно ослабляет высшие нечетные гармоники по сравнению с первой гармоникой.

Благодаря использованию более широкой полосы пропускания по сравнению с полосовым фильтром обеспечивается более высокое быстродействие сравнивающего устройства, и, кроме того, для усиления широтно-модулированного сигнала требуется более простой усилитель, допускающий ограничение амплитуды.

Напряжение на выходе фильтра (кривая

9, с) содержит явно выраженную первую гармонику и имеет не более двух переходов через нуль за период частоты возбуждения, причем, при U„— U,=О напряжение симметрично, и его полупериоды равны. После фильтра напряжение усиливается широкополосным усилителем-формирователем 4 и преобразуется в прямоугольные импульсы (кривая 10), поступающие на схему совпадения.

На второй вход схемы совпадения 5 подается от генератора 2 через формирователь 6 симметричное опорное напряжение (кривая

11), которое дифференцируется цепью 7, а дифференцированные импульсы (кривая 12) подаются на третий вход схемы совпадения.

Эти импульсы попадают на выход схемы совпадения только в те моменты, когда напряжения на первых двух входах схемы (кривые

10 и 11) имеют одинаковую полярность. Следовательно, в момент сравнения, когда U,— с/„= О, на выходе схемы совпадения нет импульсов.

В случае, когда на входе элемента 1 действует разностный сигнал U„ — U» ) О, т. е. эталонное напряжение больше измеряемого, в выходном сигнале появляются четные гармоники, вызывающие несимметричные искажения начального напряжения, при этом амплитуды разнополярных импульсов изменяются в противоположных направлениях (кривая 8, в). Вторая гармоника сигнала (кривая 9,d) пропускается фильтром нижних частот и в результате сложения с начальным напряжением (кривая 9, с) делает длительность его полупериодов различной (кривая

18). Из этого напряжения формируются несимметричные прямоугольные импульсы (кривая 14), которые в течение промежутков времени At имеют одинаковую полярность с опорными импульсами (кривая 11), и в эти моменты на выход схемы совпадения проходят управляющие отрицательные импульсы (кривая 15) .

Если измеряемое напряжение превышает эталонное (U„— U» 0), то сигнал второй гармоники (кривая 9, d) изменит фазу на противоположную, и длительность положительных полупериодов сигнала (кривые 13,а и 16) станет больше длительности отрицательных полупериодов, т. е. на выходе схемы совпадения появятся положительные управляющие импульсы (кривая 17) .

Таким образом, в зависимости от соотношения между имеряемым и эталонным напряжениями на. выходе сравнивающего устройства появляются отрицательные (U,)

)U„) или положительные (U,AU„) управляющие импульсы.

Изменение длительностей полупериодов сигнала, вызванное измеряемым напряжением, поддерживается пропорциональным лишь при малых значениях разностного напряжения U„— U„. Однако динамический диапазон по входному сигналу значительно шире диапазона линей ности, так как даже в том случае, когда U„„„» )) U, „д„и ампли. туда второй гармоники (кривая 9, d) намного превышает начальное напряжение (кривая 9,с), сравнивающее устройство работает без сбоев, благодаря временной селекции, осуществляемой схемой совпадения. Поэтому динамический диапазон сравнивающего устройства может быть получен порядка

10 —:10:.

Предмет изобретения

Сравнивающее устройство, содержащее магнитный элемент сравнения, измерительная обмотка которого через фильтр соединена с усилителем-формирователем, а обмотка питания подключена к генератору возбуждения, формирователь опорного напряжения и схему. совпадения, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона и упрощения устройства, в нем выход усилителя-формирователя соединен со входом схемы совпадения, два других входа которой подключены один непосредственно, а другой через дифференцирующую цепь ко входу формирователя опорного напряжения, соединенного с генератором возбуждения.

217522

10! б

Составитель В. Д, Махнанов

Редактор T. Горшкова

Техред Л. Я. Левина Корректоры: А. П. Татаринцева и О. Ь. Тюрина

Тппосрафии, пр. Caiay oea, 2

Заказ 203!/!6 Тираж 530 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете й!инистров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4