Устройство для выделения экстремальных напряжений Советский патент 1983 года по МПК G06G7/02 

Изобретфние относится к аналогевой вычислительной технике.

Известно устройство/ построенное на операционных усилителях и диодной сборке, в котором обратная связь реализована подключением к выходу диодной сборки инвертирующего услителя, сигнал с которого заводится на неинвертирукячие входы операционных усилителей ti3

Недостаток устройства заключается в ограниченных функциональных возможностях (оно способно вьщелять только максимальное или, при смене полярности диодов, только минимальное напряжение).

Наиболее близким по технической сущности к - предлагаемому является устройство, в котором входные сигналы воздействуют на неинвертируюшие входы операционных усилителей, а сигналы обратной связи заводятся на инвертирукяцие входы с выхода диодной сборки через резисторы С2.

Недостаток его тоже заключается в ограниченных функциональных возмол;ностях.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем

выбора максимальных и минимальных сигналов и их разностей.

Цель достигается тем, что устройство для выделения экстремальных напряжений, содержащее п операционных усилителей, неинвертирукшше входы которых соединены через соответствующие масштабные резисторы с соответствующими входами устройства, инвертирующие входы соединены через соответствующие масштабные резисторы обратной связи с выходом устройства, а выходы связаны с выходом устройства через соответствующие коммутирукяцие диоды, содержит 2п дополнительных масштабных резисторов и шунтирующий резистор, включенный параллельно одному из коммутируюпщх диодов, при этом инвертирующие входка операционных усилителей соединены через соответствующие дополнительные масштабные резисторы с соответствующими дополнительными входами устройства, а неинвертиру25 юцие входы операционных усилителей соединены через соответствующие дополнительные масштабные резисторы с шиной нулевого потенциала.

На чертеже представлена схема устройства с шестью входами.

Оно содержит операционные усилители 1, 2 и 3, число которых в обtoeM случае определяется числом вход(ных сигналов, коммутирующие, диоды 4, 5 и 6, масштабные резисторы 7-15, масштабные резисторы 16-18 и шунтирующий резистор 19. Входные напряжения и и }j, и и U4, Ug- и и и подаются на входы усилителей 1-3, которые имеют коэффициенты передачи Соответственно К, К, К, определяемые масштабными резисторами.

I

Устройство работает следующим образом.

Пусть, разность напряжений , поступаюи1их на неинвертирующий и инвертирующий входы усилителя 1, положительна, а величина ее такова, что на выходе усилителя 1 устанавли ваетс# напряжение К (,) , наи-. большее по сравнению с напряжениями на выходах других усилителей. Диод 4 при этом открыт, а усилитель 1 охвачен обратной связью. Цепь обратной связи других усилителей оказывается разомкнутой, так как на их инвертиругацие входы поступает большее напряжение К (( ) с выхода устройства. Это приходит к насыщению усилителей 2 и 3 и запиранию диодов 5 и б.

Предположим теперь, -что разность напряжений отрицательна, а напряжение К2(ид-из) наибольшее. До наступления установившегося режима все диоды закрыты выходными сигналами соответствующих усилителей. Усилитель 3 Охвачен обратной связью через резисторы 18 и 19, поэтому напряжение на выходе устройствд .уменьшается, стремясь к величине ,((i(,-U Но как только оно сравняется с минимальным отрицательным напряжением Ui,), диод 5 открывается, замыкая цепь обратной связи усилителя 2, дальнейшее уменьшение напряжения на выходе устройства.прекращается, а усилитель 3 входит в насыщение

Таким образом, напряжение на выходе устройства для выделения экстремальных напряжений при наличии на

его входах сигналов Щ, Uj. 2иUy, , формируется в соответствии с Ьыражением

и - maxCKi (IJi-U, ) ,) ,... ... К(и,- Ui.

В частных, имеющих наибольшее практическое значение, случаях, когда сопротивления масштабных резисторов равны, а соответствующие входы соединены с шиной Нулевого потенциала, выходное напряжение устройства может определяться одним из следукхоих выражений

U - max(U-, Уд, .... UjJ ; Г З 1, о;

и . max(-U4,, -и,, (J ).

при Цф- ... - и О .

Как видно из приведенных выражений, предлагаемое устройство способно выделять максимальное и минимальное значения входных .сигналов. Устройство производит операции выбора как с неинвертированными входными сигналами, так и аредварительно их инвертируя, и, следовательно, имеет Ьолее широкие функциональные возможности по сравнению с прототипом.

Указанные возможности устройства обусловливают ряд новых его применений. Подавая, например, входное напряжение одновременно на 1 и 4 либо 2 и 3 входы (и. и либо Uj), получаем на выходе устройства двухполупериодное выпрямление входного напряжения. Аналогично коммутируя следующие входы, имеем на выходе устройства максимгшьный из модулей входных сигналов.

Кроме традиционного, использования,, благодаря широким функциональным возможностям 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 устройство осуществляет операцию

и т1пГк (и.-и ) i K(UA-U) ;...

n(Uгv,-V1)

Выходы операционных усилителей могут использоваться для указания места экстремума по наличию на этом выходе сигнала, отличного от напряжения насыщения усилителей.

Предлагаемое устройство для выделения экстремальных напряжений легко реализуется на современной элементной базе, в том числе и в интегральном исполнении.

Формула изобретения

Устройство для выделения экстремальных напряжений, содержащее п операционных усилителей, неинвертирующие входы которых соединены через соответствующие масштабные резисторы с соответствующими входами устройства, инвертируклцие входы соединены через соответствующие масштабные резисторы обратной связи

С ВЫХОДОМ.устройства, а выходы связаны с выходом устройства через соответствующие коммутирующие диоды, отлйчающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выбора максимальных и минимальных сигналов и их разностей, устройство содержит 2п дополнительных масштабных резистора и шунтирующий резистор, включенный параллельно одному из коммутирующих диодов, при этом инбертируютдае входы операционных усилителей соединены через соответствующие дополнителные масштабные резисторы с соответствующими дополнительными входами устройства, а неинвертируклцие входы операционных усилителей соединены через соответствующие дополнительные масштабные резисторы с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 785782, кл. G 01 R 19/30, 1978.

2.Заявка Японии if49-44776, кл. G 06 G 7/12, опублик. 1974 (прототип).