Устройство умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал Российский патент 2024 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к приборостроению в электротехнике, а именно к построению датчиков ортогональных составляющих тока электрической сети, которые позволяют обеспечить правильную работу системы автоматического регулирования активной и реактивной мощности генераторов и электроприемников.

Известен измерительный преобразователь для систем автоматического регулирования tg ϕ (см. статью инженера Алехина Н.М. «Измерительный преобразователь для систем регулирования tg ϕ», Тольятинское СПУ треста «Орминудобрения» журнал Промышленная энергетика, 1987. №2. С. 42-44), содержащее известное устройство умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал, включающее операционный усилитель, инвертирующий вход которого через резистор соединен с аналоговым входом устройства, а не инвертирующий вход соединен с полевым транзистором, который соединен с транзисторным ключом.

Недостатком данного известного устройства является то, что полевые транзисторы очень чувствительны к повышению напряжения на затворе и при повышении напряжения сгорают и полевой транзистор не в полной мере открывается и закрывается, так как, нужного учитывать нестабильность сопротивление сток-исток.

Известно устройство умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал (см. Авторское свидетельство СССР №428397 «Устройство умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал», авторов Н.А. Лебакина, В.А. Янова, Л.Н. Балыковой. Описание изобретения к данному авторскому свидетельству опубликовано 15.05.1974. Бюллетень №18. Дата опубликования описания 06.03.1975), содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с аналоговым входом устройства, а через второй резистор соединен с выходом операционного усилителя; ключевую схему, дискретный вход которой соединен с источником дискретного сигнала, первый выход которой соединен с шиной нулевого потенциала, а второй выход ключевой схемы соединен через третий резистор с неинвертирующим входом операционного усилителя и через четвертый резистор соединен с аналоговым входом устройства.

Недостатком данного известного устройства является невозможность использования данной теоретической принципиальной схемы в практике построения датчиков ортогональных составляющих токов электрической сети по причине отсутствия электромеханического контактора, способного длительно переключаться с частотой 100 Гц не вызывая значительных задержек по времени, вызванных началом и окончанием коммутации контакта.

Это же изобретение является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату нашему предложению и авторами выбрано за прототип.

Техническим результатом является повышение надежности и быстродействия за счет уменьшения времени переключения.

Технический результат достигается тем, что устройства умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал содержит операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с выходом дифференциального усилителя и выходом устройства, второй резистор соединен с источником аналогового сигнала и инвертирующим входом дифференциального усилителя, неинвертирующий вход дифференциального усилителя через третий и четвертый резисторы соединен с источником аналогового сигнала, к узлу между третьим резистором входа аналогового сигнала и четвертым резистором неинвертирующего входа дифференциального усилителя подключается ключевая схема, согласно изобретения, ключевая схема состоит из параллельно включенных комплементарных транзисторов, дополнительных резисторов и двухобмоточного трансформатора, причем коллекторы комплиментарных транзисторов объединены и соединены с неинвертирующим входом операционного усилителя, а эмиттеры так же объединены и соединены с нулевой шиной, а базы которых через дополнительные резисторы соединены с разными полюсами вторичной обмотки трансформатора, средняя точка которой соединена с общей шиной, а первичная обмотка трансформатора подключена к источнику дискретного сигнала. Обоснование критериев охраноспособности изобретения: Новизна обусловлена тем, что за счет использования пары комплиментарных биполярных транзисторов, которые в одну полярность дискретного сигнала открыты полностью, а в другую полярность дискретного сигнала закрыты полностью, обеспечивается надежность устройства.

Промышленная применимость подтверждается возможностью построения датчиков ортогональных составляющих тока электрической сети, которые позволяют обеспечить правильную работу системы автоматического регулирования активной и реактивной мощности генераторов и электроприемников.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал.

Устройство умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал содержит операционный усилитель 1, инвертирующий вход «а» которого через первый резистор 2 соединен с выходом дифференциального усилителя 3 и выходом устройства, второй резистор 4 соединен с источником аналогового сигнала и инвертирующим входом дифференциального усилителя 3, неинвертирующий вход «б» дифференциального усилителя 3 через третий и четвертый резисторы 5 и 6 соединен с источником аналогового сигнала, к узлу между резистором 6 входа аналогового сигнала и резистором 5 неинвертирующего входа дифференциального усилителя 3 подключается ключевая схема. Ключевая схема состоит из параллельно включенных комплементарных транзисторов 7, 8, дополнительных резисторов 9, 10 и двухобмоточного трансформатора 11, причем коллекторы комплиментарных транзисторов 7, 8 объединены и соединены с неинвертирующим входом операционного усилителя 3, а эмиттеры так же объединены и соединены с нулевой шиной, а базы которых через дополнительные резисторы 9, 10 соединены с разными полюсами вторичной обмотки трансформатора 11, средняя точка которой соединена с общей шиной, а первичная обмотка трансформатора подключена к источнику дискретного сигнала.

Устройства умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал работает следующим образом.

При подаче положительного потенциала на базу транзистора 7 и отрицательного потенциала на базу транзистора 8 с вторичной обмотки трансформатора 11 оба транзистора открываются с насыщением, и сопротивление цепи коллектор-эмиттер станет нулевым, так как на базу транзистора поступает отрицательный сигнал со вторичной обмотки трансформатора, открытие обеих транзисторов приводит к нулевому сопротивлению между точкой объединения резисторов 5 и 6 к нулевому сопротивлению относительно нулевой шины. Таким образом, аналоговый сигнал проходит через дифференциальный усилитель на выход устройства с коэффициентом минус 1, а когда подается напряжение обратной полярности от источника дискретного сигнала оба транзистора закрываются и сопротивление электронного ключа становится равным бесконечности и сигнал от источника аналогового сигнала пройдет через неинвертирующий вход дифференциального усилителя на выход устройства с коэффициентов плюс 1, что уменьшает время переключения устройства и повышает быстродействие и надежность устройства.

Изобретение относится к приборостроению в электротехнике, а именно к построению датчиков ортогональных составляющих тока электрической сети, которые позволяют обеспечить правильную работу системы автоматического регулирования активной и реактивной мощности генераторов и электроприемников. Техническим результатом является повышение надежности и быстродействия за счет уменьшения времени переключения. Для этого предложено устройство умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал, содержащее два параллельно включенных комплементарных транзистора, коллекторы которых объединены и соединяются с точкой подключения, а эмиттеры также объединены и соединяются с нулевой шиной, базы которых через резисторы соединяются с разными полюсами вторичной обмотки трансформатора. 1 ил.

Устройство умножения аналогового сигнала на дискретный сигнал содержит операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с выходом дифференциального усилителя и выходом устройства, второй резистор соединен с источником аналогового сигнала и инвертирующим входом дифференциального усилителя, неинвертирующий вход дифференциального усилителя через третий и четвертый резисторы соединен с источником аналогового сигнала, к узлу между третьим резистором входа аналогового сигнала и четвертым резистором неинвертирующего входа дифференциального усилителя подключена ключевая схема с нулевой шиной, отличающееся тем, что ключевая схема состоит из параллельно включенных комплементарных транзисторов, дополнительных резисторов и двухобмоточного трансформатора, при этом коллекторы комплементарных транзисторов объединены и соединены с неинвертирующим входом операционного усилителя, эмиттеры также объединены и соединены с нулевой шиной, а базы через дополнительные резисторы соединены с разными полюсами вторичной обмотки трансформатора, средняя точка которой соединена с общей шиной, а первичная обмотка трансформатора подключена к источнику дискретного сигнала.