Устройство резервирования источников аналоговых сигналов Советский патент 1984 года по МПК H05K10/00 

Изобретение относится к электрон ной технике и может быть использова но в усилителях систем авторегулиро вания и устройствах для управления электроприводами. Известно устройство для резервирования источников аналоговых сигна лов, содержащее группу усилителей, с числом усилителей в группе не менее трех, транзисторы, диоды и резистор нагрузки Cl. Недостатком данного устройства является невысокая точность работы в диапазоне малых сигналов при отказе одного из каналов. Известно также устройство для резервирования источников аналоговых сигналов, содержащее, как минимум, три резервируемых канала, соед ненных своими выходами через защитные резисторы с резистором нагрузки и имеющих отрицательную обратную связь С2. Недостатком этого устройства является низкий диапазон выходных напряжений. Наиболее близкий к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для резервирования источников анало говых сигналов, содержащее входные резисторы, входные операционные уси лители, резисторы защиты и усилител состоящий из операционных усилителей резисторов и резервированного эмиттерного повторителя, в состав которог о входят диоды и транзисторы З J. Однако известное устройство харак теризуется невысокой точностью из-за существенного влияния отказавшего канала на выходное напряжение. Так, например, отказ одного из входных резисторов или отказ источника входного сигнала ведет к понижению выходного напряжения на 15-20%. Отказ одно1о из входных операционных усилителей ведет к понижению выходного напряжения на 40-45%. Кроме того, при резервировании сигнал от входа до выхода этого устройства проходит через два операцион ных усилителя и резервированный эмиттерный повторитель, что существенно ограничивает частотный диапазо устройства из-за наличия в вышеуказанных элементах внутренних задержек. Целью изобретения является повьшгение точности резервирования путем устранения влияния отказавшего канала на выходное напряжение и расширение частотного диапазона. Указанная цель достигается тем, что в устройство резервирования источников аналоговых сигналов, содержащее три операционных усилителя, инвертирующие входы которых через входные резисторы соединены с соответствующими шинами входных сигналов, а через резисторы обратной, связи -с шиной выходного сигнала, при этом выходы первого, второго и третьего операционных усилителей через защитные резисторы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами резервированного эмиттерного повторителя, выход которого соединен с шиной выходного сигнала, а через резистор нагрузки с шиной нулевого потенциала, введены три резистора смещения, три транзисторных ключа и три двухвходовых фазочувствительных вьшрямителя, первый и второй входы которых соединены соответственно с первым и вторым, вторым и третьим и первым и третьим входами резервированного эмиттерного повторителя, а выходы подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего транзисторных ключей, входы которых подключены к шине смещения, выходы соединены соответственно с неинвертирующими входами первого, второго и третьего операционных усилителей, а через резисторы смещения - с шиной нулевогопотенциала. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство резервирования источников аналоговых сигналов содержит три входных резистора 1-3, первый, второй и третий операционные усилители 4-6, резисторы 7-9 обратной связи, защитные резисторы 10-12, резервированный эмиттерный повторитель. 13, резистор 14 нагрузки, резисторы 1517 смещения, первый, второй и третий транзисторные ключи 18-20 и первый, второй и третий двухвходовые фазочувствительные выпрямители 21-23. Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы на инверсные вход первого, второг.о и третьего операционных усилителей 4-6 поступают через входные резисторы 1-3. Далее сигналы после прохождения через операционные усилители 4-6 и защитные резисторы 10-12 мажорируются в резервированном змиттерном повторителе 13, который выполнен, например, из трех имеющих общую нагрузку (резистор 14 нагрузки) транзисторных ячеек состоящих из последовательно включенных двух р-п-р и двух п-р-п транзисторов. При поступлении на входы транзисторных ячеек резервированного змиттерного повторителя 13 сигналов с выходов защитньк резисторов 10-12 в транзисторных ячейках оказываются включенными р-п-р или п-р-п транзисторы и сигнал проходит на выход устройства.

Для повышения линейности характеристики устройства в диапазоне малых сигналов оно охвачено резисторами 7-9 обратной связи. С выходов фазочувствительных выпрямителей 21-23 на управляющие входы первого, второго и третьего транзисторных ключей 18-20 поступает постоянное напряжение, например, положительное (определяется схемой фазочувствительного выпрямителя), которое закрывает транзисторные ключи 18-20.

При возникновении отказа, например обрыва входного резистора 1, выходные сигналы второго и третьего операционных усилителей 5 и 6 изменяются в фазе, а выходной сигнал первого операционного усилителя 4 в противофазе с выходным сигналом устройства. В результате этого на выходе первого фазочувствительного выпрямителя 21 возникает отрицательное напряжение, которое открывает первый транзисторный ключ 18, подключая неинвертирующий вход первого Операционного усилителя 4 к шине

смещения (при указанных выше предположениях - с отрицательной шиной питания) . Первый операционный усилитель 4 от напряжения смещения на неинвертирующем входе вводится в насыщение и на выходной сигнал влияния не оказывает. В результате этого также устраняется временная задержка, вносимая нерабочим каналом и равная времени нарастания выходного напряжения операционного усилители до момента насьш1ения Т

оуДля данного устройства общее время задержки равко

.-t-tr.

f -V.

3 - OV ЭП где VQ - время задержки операционного усилителя J

, - время задержки резервированного эмиттерного повторителя .

Для известного устройства общее время задержки равно

т 2 Г

ov эпГэп«1Г,

Так как

то

0

Таким образом, величина общего времени задержки предлагаемого устройства в два раза меньше, чем -у известного. Так как граничная частота работы устройств определяется величинами V н С , то у предлагаемого устройства граничная частота работы выше, следовательно, частоту ный диапазон работы расширяется.

Использование предлагаемого изобретения позволяет более качественно по сравнению с известным производить резервирование сигналов, что дает возможность в целом поднять качество работы систем авторегулирования или устройств для управления электроприводом.

УСТРОЙСТВО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, содержащее три операционных усилителя, инвертирующие входы которых через входные резисторы соединены с соответствующими шинами входных сигналов, а через резисторы обратной связи с шиной выходного сигнала, при этом выходы первого, второго и третьего операционньпс усилителей через защитные резисторы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами резервированного эмиттерного повторителя, выход которого соединен с шиной выходного сигнала, а через резистор нагрузки - с шиной нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности резервирования путем устранения влияния отказавшего канала на выходное напряжение и расширение частотного диапазона, в него введены три резистора смещения, три транзисторных ключа и .три двухвходовых фазочувствительных выпрямителя, первый и второй входы которых соединены соответственно с первым и вторым, вторым и третьим и первым и третьим входами S резервированного эмиттерного повторителя , а выходы подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего транзисторных ключей, входы которых подключены к шине смещения, выходы соединены соответственно с неинвертирующими входами первого, второго и третьего операционных усилителей, а через резистоСО ры смещения - с шиной нулевого потенО5 циала О5 05