Устройство для измерения отношения двух напряжений Советский патент 1985 года по МПК G01R19/10 

эаны соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, при чем Н-БХОД седьмого триггера связан с выходом шестого нуль-органа, а -вход соединен с шиной Сброс, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены шестой элемент И, элемент ИСКЛЮ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ и восьмой триггер, второй конденсатор, четвертый и пятый резис торы, причем выход шестого нульоргана через последовательно соединенные четвертьш и пятьй резисторы, общая точка которых через второй конденсатор заземлена, подключен- к 91 входу интегратора, а входы шестого элемента И подключены соответственно к инверсному выходу третьего и прямому выходу четвертого триггеров, к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно выходы второго и третьего элементов И, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управляющим входом третьего ключа, выход шестого элемента И подключен к входу С восьмого триггера, D-ВХОД которого соединен с шиной с логической единицы,. F-вход - с шиной Сброс устройства, а выход триггера является вторым выходом устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее пять нуль-органов, к первым входам четырех из них и второму входу пятого подключены соответственно пять источников напряжения, другие входы нуль-органов объединены, являются первым выходом устройства и подключены к первой обкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого заземлена, и через первьй резистор - к первому выходу первого ключа, вход которого заземлен, причем упомянутый выход устройства подключен к выходу второго ключа, вход которого связан с источником опорного сигнала, второй источник опорного напряжения подключен через второй резистор к входу третьего .ключа, выход которого через интегратор связан с первым входом шестого нуль-органа, а третий источник опорного напряжения через третий резистор подключен к входу четвертого ключа, выход которого связан с ;ГСЛ;-.;...-, . ( J I в.«а л & л«д гггл-к(г;, входом интегратора, а второй вход шестого нуль-органа заземлен, шину Сброс, к которой подключены Rвходы первых шести триггеров, D входы которых соединены с шиной логической единицы, а к входам С которых подключены соответственно по одному источник импульсов Пуск, выходы второго, третьего, четверто го, пятого и первого нуль-органов, пять элементов И и два элемента ИЛИ, причем инверсный выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен-выход четвертого элемента И, к входам которого подключены соответственно прясл мой выход пятого и инверсный выход шестого триггеров, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, к второму входу которого и второму входу третье го элемента И подключен инверсный выход пятого триггера, прямой выход второго триггера соединен с первьм входом второго элемента И, второй 4: вход которого связан с инверсным входом третьего триггера, прямой ;о со выход четвертого триггера соединен с первьм входом третьего элемента И, первый и второй входы пятого элемента И соединены соответственно с прямьми выходами шестого и седьмого триггеров, а выход пятого элемента И связан с вторым входом второго элемента ИЛИ и управляющим входом четвертого ключа, выход первого элемента И соединен с пе1)вым входом второго элемента ИЛИ, а управляющие входы первого и второго ключей свя

1

Изобретение относится к области вьгчислительной и измерительной техники и может быть использовано в аналогичных вычислительных машинах, в измерительных приборах, а также в аналого-цифровых преобразователях.

Известно устройство для измерения отношения двух напряжений, содежащее ключи, триггер и измеритель выходной величины lj .

Недостатком устройства является низкая точность, вызванная тем, что выходная величина является логарифмом отношения двух напряжений.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для измерения-отношения двух напряжений, содержащее шесть нуль-органов, четьфе ключа, интегратор, семь триггеров, пять элементов И, два элемента ИЖ, три резистора, один конденсатор 2 .

Недостатком известного устройства является необходимость подачи на определенные входные клеммы боль шего и меньшего измеряемых напряжений. Причем при изменении их соотношения входные клеммы необходимо коммутировать.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения отношения большего входного напряжения к меньшему независимо от того, на какие входы устройства они поданы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения .отношения двух напряжений, содержащее пять нуль-органов, к первым входам четырех из них и второму входу пятого подключены соответственно пять источников напряжений, другие входы нуль-органов объединены, являются первым выходом устройства и подключены к первой обкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого заземлена, и через первый резистор - к первому выходу первого ключа , вход которого заземлен, причем упомянутый выход устройства подключен к выходу второго клю.ча, вход которого связан с источником опорного сигнала, второй источник опорного напряжения подключен через второй резистор к входу третьего ключа, выход которого через интегратор связан с первый входом шестого нульоргана, а третий источник опорного напряжения через третий резистор подключен к входу четвертого ключа, выход которого связан с входом интегратора, а второй вход шестого нуль-органа заземлен, шину Сброс, к которой подключены R-входы первых шести триггеров, Г -входы которых соединены с ашной логической единиЩ)1, а к входам С KOTOPI.IX подключены соответственно по одному источник импульсов Пуск, выходы второго, третьего, четвертого, пятого и первого нуль-органов, пять элементов И и два элемента ИЛИ, причем инвер ный выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛ к второму входу которого подключен выход четвертого элемента И, к входам которого подключены соответстве но прямой выход пятого и инверсный выход шестого триггеров, прямой выход первого триггера соединен с пер вым входом первого элемента И, к второму входу которого и второму входу третьего элемента И подключен инверсный выход пятого триггера, прямой выход второго триггера соединен с первым входам второго элеме та И, второй вход которого связан с инверсным входом третьего триггера, прямой выход четвертого триггера соединен с первым входом третьего элемента И, первый и второй входы пятого элемента И соединены соответ ственно с прямыми выходами шестого и седьмого триггеров, а выход пятого элемента И связан с вторьпч входомвторого элемента ИЛИ и управляю щим входом четвертого ключа, выход первого элемента И соединен с первы входом второго элемента ИЛИ, а упра ляющие входы первого и второго ключей связаны соответственно с выхоД1;ами первого и второго элементов ИЛИ, причем Д-вход седьмого триггер связан с выходом шестого нуль-органа, а 5 -вход соединен с шиной Сброс, введены шестой элемент И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, восьмой триггер, второй конденсатор, четвер тый и пятый резисторы, причем выход шестого нуль-органа через последова тельно соединенные четвертый и пяты резисторы, общая точка которых через второй конденсатор заземлена, подключен к входу интегратора, а входы шестого элемента И подключены соответственно к инверсному выходу третьего и прямому выходу четвертого триггеров, к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно выходы второго и третьего элементов И, выход элемента ИСКЛЮЧА ЮЩЕЕ ЮТИ соединен с управляющим вхо- 55 И

дом третьего ключа, выход шестого элемента И подключен к С-входу восьмого триггера, D -вход которого-соеИЛИ 30. Второй выход триггера 17 и первый выход триггера 21 соединены с входами элемента И 24. Второй вы91динен с гаиной логической единицы. R-вкод - с шиной Сброс устройства, а выход триггера является вторым выходом устройства. На фиг.1 представлена схема устрой-ства для измерения отношения двух напряжений, на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства. Устройство для измерения отношения двух напряжений (фиг.1) содержит нуль-органы 1-5, ключи 6-9, ре/зисторы , конденсаторы 15 и 16, триггеры 17-23, элементы И 24-29, элементы ИЛИ 30 и 31, триггер 32, нуль-орган 33, интегратор 34, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35, источники напряжения 36-43. К первым входам нуль-органов 1-4 и второму входу нуль-органа 5 подключены соответственно источники напряжений 36-40(Uo2 ,Uejr2,U sxi,Um,Uo) .Другие входы нуль-органов 1-5 объединены и подключены к Rp-цепочке, состоящей из резистора 10 и конденсатора 15, которая через ключ 6 подключена к источнику 41 опорного напряжения (). Резистор 10 через ключ 7 и вторая обкладка конденсатора 15 заземлены, К входу интегратора 34 подключен через резистор 11 и ключ 8 источник 42 отрицательного опорного напряжения (-Ug), через резистор 12 и ключ 9 - источник 43: положительного опорного напряжения (+ UQ), через последовательно соединенные резисторы 13 и 14 - выход нуль-органа 33, к первому входу которого подключен выход интегратора 34, а второй выход заземлен. Точка соединения резисторов 13 и 14 через конденсатор 16 заземлена. К Д-входам триггеров 1722, 32 подключен источник импульсов Сброс. К С-входам триггеров 17-22 подключены соответственные источник импульсов Пуск, выходы нуль-органов 4,3,2,1 и 5. К 5 -входу триггера 23 подключена oniHa Сброс. К входу триггера 23 подключен выход нуль-органа 33. К -входам триггеров 17-22 и 32 подключен источник логической 1. Первый выход триггера 17 и выход элемента 28 соединены с входами элемента ход триггера 18 и первый выход триггера 19 соединены с входами элемента И 25 К входам элемента И 26 подключены первый выход триггера 19 и второй выход триггера 20, который подключен также к первому входу элемента И 27, к второму входу которого подключен первый вьрсод триггера 21. К входам элемента И 28 подключены второй выход триггера 21 и первый выход триггера 22. К входам элемента И 29 подключены второй вькод триггера 22 и первый выход триггера 23. К входам элемента ИЛИ 31 подключены выходы элементов И 24 и 29. К входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35 подключены выходы элементов И 25 и 27. К С-входу триггера 32 подключен выход элемента И 26. Выходы элементов ИЛИ 30 и 31, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕ ИЛИ 35 и элемента И 29 соединены соответст1зенно с управляю цими входами ключей 6-9. Выход RC-цепочки являетс выходом устройства, определяющим отношение двух напряжений, выход триггера 32 является дополнительным выходом, определяющим, какое входное напряжение больше, на выходе 1 или входе 2, т.е. отношение каких напряжений измеряется, первого к второму или второго к первому. На фиг 2 а представлены два цикла экспоненциально падающего опорного напряжения (напряжение на конденсаторе 15), на фиг.2 б - напряже ние на выходе Интегратора 34 (процесс измерения и отсчета времени). Устройство для измерения отношения двух напряжений работает следующим образом (рассмотрим случай, когда tJt,Uexp ., Опорное напряжение UQ больше, чем опорное напряжение jj, , которое, в свою очередь, больше максимального входного напряжения. Опорное напряжение Qn-, меньше минимальн (JJJ- меньше минимальн го входного напряжения. С приходом импульса Сброс триггеры 17-22 и 32 устанавливаются в О, а триггер 23 - в 1 зультате чего на выходе элемента ИЛИ 30 - 1, на выходах элементов 31, 35 и 29 - О, ключ 6 замыкаетс вследствие чего конденсатор 15 заряжается до уровня DO t uU . Ключи 7-9 размыкаются, на выходе интегратора 34 поддерживается уровень близкий к нулю. Длительность импуль са Сброс больше времени заряда конденсатора 15 через ключ 6 от нуля до уровня и.+ bU поэтому за время заряда конденсатора 15 триггеры 17-22 и 32 удерживаются импульсом Сброс в нулевом состоянии, С приходом импульса Пуск на выходе элемента 30 возникает О, а на выходе элемента 31 - 1, в результате чего конденсатор 15 начинает разряжаться. При достижении экспоненциально падающим напряжением уровня UQJ по положительному перепаду на выходе нуль-органа 4 взводится триггер 18, на выходе элемента 35 появляется 1 и ключ 8 замыкается. При этом напряжение на выходе интегратора 34 линейно нарастает. При достижении экспоненциально падающим опорным напряжением уровня Ugj (момент фиг.2) 1 на выходе элемента 35 исчезает, ключ 8 размыкается и заряд конденсатора интегратора 34 прекращается. При достижении экспоненциально падающим напряжением уровня ( (момент t фиг.2) появляется положительный перепад на выходе нуль-органа 2,. при этом на выходе элемента 35 вновь появляется 1, которая замыкает ключ 8, в результате чего конденсатор интегратора 34 вновь начинает линейно заряжаться (фиг.2 б). При достижении экспоненциально падающим опорным напряжением уровня , (момент фиг. 2) на выходе элемента 30 появляется 1, на выходах элементов 31 и 35 - О. В результате этого замыкается ключ 6, размыкается ключ 7, экспоненциально падающее опорное напряж ение приводится к уровню 1|(, , т.е. конденсатор 15 начинает эаряжаться от источника напряжения Т/Р + U и (фиг.2 а). Креме того, ключ 8 разгтыкается, и заряд конденсатора интегратора 34 прекращается (фиг.2 б) При достижении напряжением на конденсаторе 15 уровня U0 положительный перепад появляется на выходе нуль-органа 5 (момент .2 а). При этом на выходе элемента 30 появляется , на выходе элементов 31 н 29 - 1. В результате этого ключ 6 размыкается, ключи 7 и 9 замыкаются. При этом конденсатор 15 начинает разряжаться по экспоненциальному закону с той же постоянной времени, напряжение на выходе интегратора начинает линейно уменьшаться и в момент tg (фиг.2 б) достигает нулевого уровня. При этом на выходе нуль-органа за счет цепочки резисторов 13 и 14 и конденсатора 16 напряжение успевает зайти в область отрицательных значений, переключив по триггер 23 в состояние О, что вызывает появление нулей на выходах элементов 31 и 29, в результате чего ключи 7 и 9 размыкаются. В этот момент (момент i фиг.2 б) по значению напряжения на конденсато ре 15 (выход устройства) судят об отношении двух напряжений UJK HUgi Определяют значение выходного напряжения-Ifc-tгдё l-tff - время уменьшения напряже ния на выходе интеграто ра 34. Учитывая, что . .,) где 1, , 1 соответственно токи за ряда и разряда интегра тора 34, получшот ахЛЬ вы,: lexj 1 91 I, 2 - ПОСТОЯННЬЙ КОЭффИЦИ Таким образом, выходное напряжение устройства пропорционально отношению двух напряжений Ц о,( иЦ В случае, когда Ugj,Ugj при разряде конденсатора 15 сначала положительный перепад появляется на выходе нуль-органа 2, а затем нуль-органа 3. Однако временная диаграмма выходного напряжения элемента 35 при этом не изменяется, работа интегратора 34 происходит одинаково, а устройство обеспечивает возможность измерения отношения двух напряжений независимо от того, какое из них больше, UBX, «ли и 8X2 V Второй выкод устройства служит для указания на то, какое из выходных напряжений больше. В случае, когда Ugic, УЖ сигнал на этом выходе равен О, а когда Ц чЦ на нем появляется 1. Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональнь ми возможностями, так как позволяет измерять отношение двух напряжений независимо от того, на какой вход подано большее, а на какой меньшее напряжение. If О 1L