Устройство для выделения экстремального напряжения Советский патент 1983 года по МПК G06G7/02 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при построении функциональных блоков аналоговых вычислительных машин.

Известно устройство для выделения экстремальных напряжений, в котором селекция сигналов по амплитуде 5существляется коммутацией цепи обратной связи одного из усилителей ij.

Недостатками данного устройства являются невысокая точность и ограниченные функциональные возможности ввиду его неспособности инвертировать входные сигналы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для выделения экстремальных напряжений, содержащее первый и второй операционные усилители, два коммутирующих диода, восемь резисторов, из которых первый и второй масштабирукяше резисторы включены в цепь обратной связи усилителей, а третий и четвертый - связывают их входы с первым и вторым входами устройства С 2}.

Однако известное устройство обла дает охфаниченными функциональными

возможностями, так как способно выделять лишь максимальное I « max (Ц U-i.) либо, при смене полярности диодов и питающих напряжений, минимальное 1 min (и , и а) из двух входных напряжений U и U .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем выделения экстремумов линейных ком10бинаций входных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для выделения экстремального напряжения, содержащее.два коммутирующих диода и два операцион ных усилителя, инвертирукяций вход первого из которых через первый масштабирующий резистор соединен с первым входом устройства, инвертирующий вход второго через второй мае-,

20 штабирующий резистор соединен с вторым входом устройства, выходы операционных усилителей соединены с их инвертирующими входами соответственно через третий и четвертый масшта25бирукяцие резисторы, содержит третий операционный усилитель и четыре дополнительных масштабирующих резистора, при этом неинвертирующиП вход первого операционного усилителя со- .

30 единен с третьим входом устройства

И с шиной нулевого потенциала соответственно через первый и второй дополнительные масштабирующие резисторы, неинвертирующий вход второго операционного Усилителя соединен с .четвертым входом устройства и с шиной нулевого потенциала соответственно через третий и четвертый дополнительные масштабирующие резисторы, выход первого,операционного усилителя, являющийся первым выходом устройства, соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, выход второго операционного усилителя, являющийся вторым выходом устройства, соединен с неинвертирукяцим вкодом третьего операционного усилителя, выход которого соединен с анодом первого и с катодом второго коммутирующих диодов, катод первого коммутирующего диода соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, а анод второго коммутирующего диода соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя.

На чертеже представлена схема устройства.

Оно содержит операционные усилители 1, 2 и 3, коммутирующие диоды 4 и 5, масштабирующие резисторы 6-13.

Устройство работает следующим образом.

Входные напряжения U , U и U, U подаются на входы вычитающих устройств, которые выполнены на усилителях 1 и-2 и имеют коэффициенты передачи соответственно тип, определяекие масштабирующими резисторами. Предположим, что выходное напряжение усилителя 1 больше, чем усилителя 2, Тогда выходным напряжением усилителя 3 коммутирующий диод 4 смещен в обратном направлении, а диод 5 - в прямом. На выход устройства проходит напряжение Ц усилителя 1. Такое же напряжение с точность до погрешности от статизма устанавливается и на втором, дублируклцем выходе устройства, так .как усилитель 3 через диод 5 и усилитель 2 охвачен глубокой отрицательной обратной связью. Когда выходное напряжение усилителя 2 превысит напряжение на выходе усилителя 1, диод 4 сместится в прямом направлении а диод 5 в обратном, и на выходах устройства будет присутствовать выходное напряжение усилителя 2 (1 -1 О.

Таким образом, функция преобразования устройства имеет вид

у max m(L(2. U ), U) . В частных, имекяцих наибольшее практическое значение случаях, когда сопротивления масштабирующих резисторов равны, а соответствующие

входы соединены с шиной нулевого потенциала, выходное напряжение устройства может определяться одним из следующих четырех выражений

1 « rnaxtU, ) при U U - О, (1 1 max(-U, , -и) -min{U., U)

при 0 о;(2)

1 max(U3 -Uj) при U О,- (З) 1 тах(-Ц, , U) при U,.j U 0., («)

Как видно из приведенных выражений , устройство способно выделять максимальное и минимальное значения входных сигналов, в том числе производить операции выбора с сигналами, предварительно их инвертируя, и имеет, следовательно, более широкие функционсшьные возможности по сравнению с прототипом.

Указанные возможности предложенного устройства обусловливают ряд новых его применений.

Полагая, например, в выражениях

(3) или С) ua и и или и

получаем 1 | Ul - устройство производит двухполупериодное выпрямление iBxoflHoro сигнала U.

Кроме традиционного использования на базе предлагаемого устройства могут быть построены измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное по уровню средневыпрямленного и амплитудного значений, устройства выборки - хранения, дискриминаторы уровня, компараторы, детекторы нуля, фазочувствительные детекторы, амплитудные модуляторы, демодуляторы, преобразователи фазы в напряжение и пр.

При изменении полярности включения диодов либо смене.входов усилителя 3 устройство осуществляет операцию

1 min.m( U,) ; п ( U,,).

Предлагаемое устройство для выделения экстремальных напряжений легко реализуется на современной элементной базе, в том числе и в интегральном исполнении. Все сказанное определяет технико-экономический эффект оТи епользования изобретения. .

Формула изобретения

Устройство для выделения экстремального напряжения, содержащее два коммутирующих диода и два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых через первый масштабирующий резистор соединен с первым входом устройства, инвертирующий вход второго через второй масш абирующий резистор соединен с вторым входом устройства, выходы операционных усилителей соединены с их инвертирую1ЦИ1Ф1 входакш соответственно через третий и четвертый масштабирукхцие резисторы, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за-счет .выделения экстремумов линейных комбинаций входных напряжений, устройство содержит третий операционный усилитель и четыре дополнительных масштабирующих резистора, при этом неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с третьим входом устройства и с шийой нулевого потенциала соответственно через первый и второй дополнительные маслтабирукяпие резисторы, неинвертирукхций вход второго операционного усилителя соединен с четвертым входом устройства и с шиной нулевого потенг иала соответственно через третий и четвертый дополнительные масштабирующие резисторы, выход первого операционного усилителя, являющийся первым выходом устройства, соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя, выход второго операционного усилителя, являющийся вторым выходом устройства, соединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, выход которого соединен с -анодом первого и с катодом второго коммутирующих диодов, катод первого коммутирующего диода соединен с неинвер- .

0 тирующим входом первого операционного усилителя, а анод второго коммутирующего диода соединен с инвертирукидим входом второго операционного усилителя.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 625212, кл. G 06 G 7/02, 1977.

2.Корн Г., Корн Т.г Электронные

0 аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины, ч. 2. М., Мир, 1968, с. 14 (прототип).