Устройство для деления напряжения

Устройство для деления напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<н849234 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) 3аявлеио 1311.79 (21) 2837892/18-24 с присоединением заявки Hо— (51)М. Кл з

G G 7/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 681.335 (088.8) Опубликовано 230781 Бюллетень Мо 27

Дата опубликования описания 23078.1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в электронных измерительных установках.

Известны устройства для измерения отношения двух напряжений, содержащие генератор импульсов и два ключа (1) .

Однако эти устройства не обладают достаточной точностью и возможностью определения отношения напряжений противоположных знаков, что сужает диапазон. изменения входных сигналов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для деления напряжений, содержащее генератор прямоугольных импульсов, триггер, два ключа, вход первого ключа является первым входом устройства, а управляющий вход второго ключа соединен с выходом генератора импульсов.

Для выполнения операции деления в этом устройстве используется разность логарифмов напряжений, реализуемых при помощи интегрирующих

RC-цепей, Конденсаторы этих RC-цепей, заряженные до величин входных напряжений, разряжаются через резисторы цепей. Возникающие при этом экспоненциальные напряжения сравниваются с опорным при помощи отдельных сравнивающих схем, которые

5 в моменты равенства напряжений выда.— ют импульсы, отстоящие друг от друга на интервал времени, пропорциональный логарифму отношения входных напряжений., Этот интервал времени используется для запуска триггера, длительность выходных импульсов которого соответствует частному от деления входных напряжений (2).

Недостаток устройства заключается в том, что оно не обладает возможностью определения отношения напряжений противоположных знаков, что сужает диапазон изменения входных сигналов ° Кроме того, ошибка измерения устройства получается из-за нестабильности срабатывания схем сравнения °

Цель изобретения — расширение диапазона изменения входных сигналов и повышения точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор прямоугольных импульсов, первый триггер, первый ключ, информационный вход которого является первым входом устройства, второй ключ, 849234

65 управляющий вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, введены третий и четвертый ключи, второй триггер, первый и второй ограничители, восемь элементов И, сумматор по модулю два, первая и вторая дифференцирующие цепочки, инвертор, делитель частоты повторения импульсов и делитель напряжения, вход которого является вторым входом устройства, а. выход — подключен к информационному входу второго ключа, -выход первого элемента И и через инвертор к входу делителя частоты повторения импульсов, выход инвертора подключен к управляющему входу третьего ключа и первому входу второго элемента И, выход первого ключа подключен к входу первого ограничителя и через первую дифференцирующую цепь к информационному входу третьего ключа, выходы второго и третьего ключей объединены и подключены к входу второго ограничителя, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И, первый выход делителя частоты повторения импульсов подключен к управляющему входу первого ключа, первому входу третьего элемента И, первому входу сумматора по модулю два и через вторую дифференцирующую цепь к информационному входу четвертого ключа, второй выход делителя частоты повторения импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И и второму входу сумматора по модулю два, выход первого ограничителя подключен .к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам первого триггера, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к входам второго триггера, первый выход перв« .о триггера подключен к первым ходам пятого и шестого элементов И, а второй выход первого триггера подключен к первым входам седьмого и восьмого элементов И, первый выход второго триггера подключен к вторым входам пятого и восьмого элементов

И, а второй выход второго триггера подключен к вторым входам шестого и седьмого элементов И, выходы пятого.и седьмого элементов И объединены и подключены к третьему входу сумматора по модулю два, выходы шестого.и восьмого элементов И объединены и подключены к четвертому входу сумма.тора по модулю два, выход сумматора по модулю два подключен к управляющему входу четвертого ключа, выход которого является выходом устройства.На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — диаграммы напряжений основных блоков устройства.

Устройство содержит делитель 1 напряжения, ключи 2-5, дифференцирующие цепи б и 7, генератор 8 прямоугольных импульсов, инвертор 9, делитель 10 частоты повторения импульсов ограничители 11 и 12, элементы

И 13-20, триггеры 21 и 22 и сумматор

23 по модулю два. устройство работает следующим образом.

Входное напряжение поступает на информационный вход ключа 2, который .управляется симметричными импульсами, снимаемыми с первого выхода делителя 10. Входным сигналом этого делителя служит импульсное напряже15 ние, поступающее через инвертор 9 от генератора 8 импульсов. Таким образом, выходным напряжением ключа 2 являются прямоугольные импульсы с амплитудой, равной входному напряг жению 0 . Выходные импульсы ключа 2 поступают на дифференцирующую цепь б, которая формирует симметричную относительно нулевого уровня функцию напряжения, .изменяющуюся во времени по экспоненциальному закону.

Резистивный делитель 1 напряжения является входным блоком относительно напряжения U . Коэффициент деления этого делителя постоянный

30 и устанавливается равным отношению где 0 „ — максимальное значение выходной функции напря35 жения установившегося процесса дифференцирую щей цепи б.

Напряжения делителя 1 напряжений и дифференцирующей цепи 6 поступают на сигнальные входы соответствующих

40 ключей 3 и 4, которые управляются импульсами генератора 8 и инвертора 9.

Ввиду того, что выходы ключей 3 и 4 объединены между собой, входным

45 сигналом огРаничителя 11 является поочередная коммутация выходного напряжения дифференцирующей цепи б и уровня напряжения, пропорционального входному сигналу.

Входным элементом ограничителя

11 является конденсатор. Постоянная времени RC-цепи, образованной этим конденсатором и входным сопротивлением ограничителя 11, выбирается таким образом, что при минимальном искажении высокочастотных импульсов коммутации ключей 3 и 4 одновременно происходит максимальное подавление низкочастотной огибающей выходного сигнала этих ключей.

60 Выходной сигнал ограничителя 11 представляет собой поочередное следование пачек импульсов, находящихся в противофазе между собой.

Моменты сравнения экспоненциально убывающего напряжения дифференци849234 вый и второй входы которого подаются соответственно импульсы первого ивторого выходов делителя 10 (функции

AиА).

При отрицательном значении напряжения Ug импульсный сигнал ограничителя 12 синфазен с импульсным сигналом второго выхода делителя 10 и через элемент 16 И, первый вход которого соединен с вторым выходом делителя 10, поступает на второй вход триггера 22, устанавливая его в состояние 1 на втором выходе. Такое состояние триггера 22 позволяет через элемент 19 И импульсному сигналу первого выхода триггера 21, со5 ответствующему в данном. случае функции В, поступать на четвертый вход сумматора 23, а импульсному сигналу второго выхода триггера 22, соответствующему при отрицательном значении напряжения Н . функции В, через элемент 18 И на третий вход сумматора 23, на второй вход которого .постоянно поступает сигнал функции

A,а на первый — сигнал функции A.

Таким образом, с выхода сумматоРа

23 снимается последовательность импульсов при положительном и отрицательном значении частного от деления напряжений U и U<, с длительностью, соответствующей

1,» 2

8= — -ь Ь вЂ”. (л.) л а, +-„ «н

u„„ рующей цепи 6 и уровня напряжения делителя 1 напряжений определяется изменением фазы выходного импульсного сигнала ограничителя 11 на

180, С ограничителя 11 сигнал поступает на вторые входы элементов 13 и 14 И, на первые входы которых подаются соответственно импульсы напряжения генератора 8 и инвертора 9.

В результате такого управления с выхода элемента 13 И снимаются те импульсы, которые находятся в промежутке времени от t =2@п — до 1 =

=(Д" +win ), à с выхода элемента и

14 И вЂ” импульсы промежутка времени (2 + 1п- ), = †„ вЂ, где

Яп Ug 2i<(n+1)

U1

n — - номер периода периодических функций элементов И; и — частота повторения периодов этих функций °

Выходные сигналы элементов 13 и

14 И подаются соответственно на первый и второй входы триггера 21, с выходов которого снимаются импульсные .последовательности с частотой, равной частоте следования импульсов делителя 10 частоты и длительностями 2

2 - 1 и tb-t2.

Ограничитель 12, элементы

15-20 И, триггер 22 и сумматор 23 по модулю два предназначены для выполнения логической операции А B+B A с целью формирования импульса коммутации выходного ключа 5. В данном случае функцией A является выходной сигнал делителя 9 частоты повторения импУльсов, а функцией  — сигнал 35 триггера 21.

Совокупность указанных блоков работает следующим образом. Импульсная последовательность ключа 2, соответствующая полярности входного сигнала U, которая через входной конденсатор, исключающий постоянную составляющую этих импульсов, УСиливается до значения, необходимого для срабатывания элементов 15 и 16 И.

Сигналы первого и второго выходов делителя 10 находятся в противофазе между собой.

При положительном значении напряжения 01 импульсный сигнал огРаничителя 12 синфазен с импульсным сигналом первого выхода делителя 10 и через элемент 1 5 И, первый вход которого соединен с первым выходом делителя 10, поступает на пеРвый вход триггера 22, устанавливая его в состояние 1 на первом выходе. Такое состояние триггера 22 позволяет через элемент 17 И импульсному сигналу первого выхода триггера 21, соответствующему функции В, поступать d0 на третий вход сумматора 23, а импульсному сигналу второго выхода, соответстуующему функции В, того же триггера через элемент 20 И на четвертый вход сумматора 23, на пер- 65

Эти импульсы являются управляющи-. ми для ключа 5, входным сигналом которого служит функция напряжения дифференцирующей цепи 7, изменяющаяся во времени по экспоненциальному закону, поскольку вход этой цепи соединен с первым выходом делителя 1,0.

В результате такого управления с выхода ключа 5 снимается ограниченная во времени функция напряжения, изменяющаяся по экспоненте в полярности, соответствующей отношению знаков входных сигналов.

Площадь импульса функции напряжения ключа 5 при равенстве постоянных времени дифференцирующих цепей

6 и 7 для случая положительного зна- чения частного от деления входных напряжений определяется как (" " )

В=) и е" св=т,н (— -е ) л о о Н

iI

Т,Е "

""v„ для случая отрицательного значения частного отделения напряжений Ь -ъ/ тих u -- Ъю в =-,) н е е dt==u,(-„- -е ), "2

849234 где Π— экстремальное значение функции напряжений дифференцирующей цепи 22.

04

Поскольку значение — „ле, абсолютное значение

s=(и,— „"(, Чувствительность и порог чувствительности предлагаемого устройства ограничены коэффициентами усиления ограничителей 11 и 12 и могут быть сделаны весьма низкими, чем может .быть достигнута высокая точность из. мерения частного от деления входных напряжений.

Изобретение позволяет определить отношение напряжений разных знаков, что расширяет диапазон изменения входных сигналов, и уменьшает погрешность, обусловленную нестабильностью срабатывания блоков сравнения, что позволяет повысить точность работы.

Формула изобретения

Устройство для деления напряжений, 25 содержащее генератор прямоугольных импульсов, первый триггер, первый ключ, информационный вход которого является первым входом устройства, второй ключ, управляющий вход которо- 30 го подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона изменения входных сигналов и повышения точности, в 35 устройство введены третий и четвертый ключи, второй триггер, первый и второй ограничители, восемь элементов И, сумматор по модулю два, первая н вторая дифференцирующие цепи, инвертор, делитель частоты повторения импульсов и делитель напряжения, вход которого является вторым входом устройства, а выход — подключен к информационному входу второго ключа, выход генератора прямоугольных импульсов

45 подключен к первому входу первого элемента И и через инвертор - к входу делителя частоты повторения импуль. сов, выход инвертора подключен к управляющему входу третьего ключа и первому входу второго элемента И, выход первого ключа подключен к входу первого ограничителя и через первую дифференцирующую цепь к информационному входу третьего ключа, выходы второго и третьего ключей объединены и подключены к входу второго ограничителя, выход которого подключен к. вторым входам первого и второго элементов И, первый выход делителя частоты повторения импульсов подключен к управляющему входу первого ключа, первому входу третьего элемента И, первому входу сумматора по модулю два и через вторую дифференцирующую цепь к информационному входу четвертого ключа, второй выход делителя частоты повторения импульсов подключен к первому входу четвертого элемента И и второму входу сумматора по модулю два, выход первого ограничителя подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены к входам первого триггера, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к входам второго триггера, первый выход перaoro триггера подключен к первым входам пятого и шестого элементов И, а второй выход первого триггера подключен к первым входам седьмого и восьмого элементов И, первый выход второго триггера подключен к вторым входам пятого и восьмого элементов

И, а второй выход второго триггера подключен к вторым входам шестого и седьмого элементов И, выходы пятого и седьмого элементов И объединены и подключены к третьему входу сумматора по модулю два, выходы шестого и восьмого элементов И объединены и подключены к четвертому входу сумматора по модулю два, выход сумматора по модулю два подключен к управляющему входу четвертого ключа, выход которого является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CILIA Р 2934274, кл. 324-140, опублик.1957.

2. Патент CUJA Р 316766, кл. 235-195, опублик.1974 (прототип) .

849234

О б

0 ид фиг.1 фиг.2

Составитель T.ñàïóíîâà

Редактор Г.Кацалап Техред М.Голинка Корректор В.Бутяга

«I

Заказ 6095/64 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПЛП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4