Устройство для сравнения напряжений Советский патент 1992 года по МПК H03K5/24 G05B1/01 

Изобретение относится к измеоитель- ной технике и может быть использовано в цифровых стабилизаторах напряжения и аналого-цифровых преобразователях.

Известно устройство длл сравнения сигналов, содержащее генератор линейно измвня ющегбся напряжения, два компаратора, схему ИЛИ, триггер, ключ, генератор импульсов, блок управления.

Известно устройство, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, компаратор, два блока сравнения кодов, три триггера, два элемента ИЛИ, генератор тактовых импульсов, суммирующий счетчик, цифроаналоговый преобразователь.

Недостатком данных устройств является низкая помехозащищенность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для сравнения напряжений, содержащее блок управления, генератор пинейно изменяющегося напряжения, два компаратора, логический блок переключений, два триггера и блок преобразований.

Недостатками известного устройства являются низкая помехозащищенность и сложность решения поставленной технической задачи.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности и упрощение схемы.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для сравнения напряжений, содержащее блок управления, первый выход которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первыми входами первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами устройства, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока переключений, и блок преобразований, входы которого подключены к выходам блока логических переключений, а выходы - к выходным шинам, введен третий компаратор, позволяющий расширить зону нечувствительности устройства к помехам, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, второй вход - с третьим входом устройства, а выход - с третьим входом блока логических переключений, четвертый вход которого соединен с вторым выходом блока управления.

Блок логических переключений содержит первый и второй элементы НЕ, входы которых являются соответственно первым и третьим входами блока логических переключений, выход первого элемента НЕ соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого является вторым входом блока логических переключений, а выход - с первым выходом

блока логических переключений, выход второго элемента НЕ соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с входом первого элемента НЕ, а третьи входы первого и второ0 го блоков сравнения соединены между собой и являются четвертым входом блока логических переключений, выход второго блока сравнения является вторым выходом блока логических переключений.

5 Блок преобразований содержит первый и второй элементы И-НЕ, первые входы которых являются собственно первым и вторым входами блока преобразований, вторые их входы соединены между собой и

0 с генератором импульсов заполнения, а третьи входы соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И-НЕ, а выходы -соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика

5 импульсов, выходы которого соединены с входами элементов НЕ, входами четвертого элемента И-НЕ и являются выходом блока преобразований, выходы элементов НЕ 1-п соединены с входами третьего элемента И0 НЕ, где п - разрядность счетчика

Сопоставительный анализ с известным устройством показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием нового элемента схемы - третьего компаратора, пер5 вый вход которого подключен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения и является третьим входом устройства при этом выход

0 третьего компаратора соединен с третьим входом блока логических переключений. Блок логических переключений имеет менее сложное схемное решение и состоит из новых элементов - первого и второго элемен5 тов НЕ и первого и второго блоков сравнения. Четвертый вход блока логических переключений соединен с вторым выходом блока управления. Первый и второй выходы блока логических переключений со0 единены соответственно с первым и вторым входами блока преобразований, выход которого является выходом устройства. Блок преобразований состоит из четырех элементов И-НЕ и п элементов НЕ, реверсив5 ного счетчика импульсов, генератора импульсов заполнения

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для сравнения напряжений: на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу

На фиг 2 и 3 обозначены импульсы управления Ui и 1)2 с первого и второго выхода блика 1 управления, выходное напряжение генератора линейно изменяющегося напряжения Уз, выходное напряжение (сигналы) соответственно первого U4, второго Us и третьего Us компараторов, выходные напряжения первого Ue и второго Ug элементов НЕ, выходные напряжения (импульсы) первого U и второго Uio блоков сравнения, выходное напряжение генератора импульсов Uи; выходные напряжения на первом Ui2 и втором Ui2 элементах И- НЕ блока преобразований, измеряемое напряжение Оизм: опорные напряжения Uom и Uon.2, временные интервалы между передним фронтом импульса запускающего генератор линейно изменяющегося напряжения и передним фронтом сигналов на выходах первого, второго и третьего компараторов Г-изм, Т-ОШ Г-ОП2, длительности импульсов на выходе первого и второго блоков сравнения гдт, T&Z°

Устройство содержит блок 1 управления, генератор 2 линейно изменяющегося напряжения, первый 3, второй 4 и третий 5 компараторы, блок 6 логических переключений, блок 7 преобразований

Блок логических 6 переключений содержит первый 8 и второй 9 элементы НЕ, первый 10 и второй 1 блоки сравнения,

Блок 7 преобразований содержит пер- зый 12 и второй 13 элементы И-НЕ, реверсивный счетчик 14 импульсов, элементы НЕ 15.1.. 15. п, третий 16ичетвертый 17 элементы И-НЕ, генератор 18 импульсов заполнения.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы Ui с блока 1 управления поступают на вход генератора линейно изменяющегося напряжения и запускают его. напряжение Us с выхода генератора подается на первые входы компараторов 3-5. На выходе первого компаратора 3 в момент, когда это напряжение достигает величины измеряемого U-изм , образуется положительный перепад напряжения Щ. при этом временной интервал г-ц3м между передним фронтом импульса, запускающего генератор 2 линейно изменяющего напряжения, и передним фронтом сигнала на выходе первого компаратора пропорционален измеряемому напряжению U-изм. когда напряжение из достигает величины опорного напряжения U-on2, на выходе третьего компаратора образуется положительный перепад напряжения Ue, при этом временной интервал Г-ОП2 между передним фронтом импульса, запускающего генератор 2 линейно изменяющегося напряжения, и передним фронтом сигнала на выходе третьего компаратора 5 пропорционален 5 опорному напряжению U-oro, когда напряжение Ua достигает величины опорного на пряжения U-om, на выходе второго компаратора 4 образуется перепад напряжения Us. При этом временной интервал 0 между передним фронтом импульса, запускающего генератор линейно изменяющегося напряжения, и передним фронтом напряжения Us пропорционален опорному напряжению U-om.

5 В дальнейшем появится сигнал либо на первом выходе, либо на втором выходе логического блока 6 переключений в зависимости от величины измеряемого напряжения. И далее, сигнал появляется ли0 бо на первом входе элемента И-НЕ 12, либо на первом входе элемента И-НЕ 13, на вторые входы которых подаются импульсы заполнения Un генератора импульсов 18, на третьи входы которых подается сигнал за5 прета с выхода элементов И-НЕ 16 и 17

В случае превышения измеряемой величины опорного напряжения U-om на выходе элемента И-НЕ 12 появляется пачка импульсов, которая подается на вход ревер0 сивногосчетчика 14.

Информация о величине отключения измеряемого напряжения от опорного напряжения U-orn выдается в виде двоичного кода на выходе счетчика 14 импульсов.

5В режиме вычитания при установке всех

разрядов счетчика в основание О с элемента 16 И-НЕ снимается на второй вход элемента И-НЕ 12 сигнал, запре щающий прохождение импульсов на вход реверсив0 ного счетчика 14

При измерении напряжения, величина которого становится меньше величины опорного напряжения U-on2. на выходе элемента И-НЕ 13 появляется пачка импуль5 сов, информация о величине отклонения измеряемого напряжения от величины U-on2 выдается в виде двоичного кода на выходе счетчика 14.

В режиме сложения при установке всех

0 разрядов счетчика в состояние 1 с элемента 17 И-НЕ снимается на второй вход элемента И-НЕ 13 сигнал, запрещающий прохождение импульсов на вход реверсивного счетчика 14.

5 При условии и-оп2 иизм U-om величины опорных напряжений могут быть выбраны таким образом, чтобы разность (U-oni-U-orra) была не меньше величины помехи или отдельно разовых помех, тогда эти

помехи не отслеживаются схемой измерения

Экспериментальная проверка показала, что использование предлагаемой схемы измерения позволяет проводить измерение величины напряжения постоянного тока с уровнем наводимых помех до 1-2 % от величины измеряемого напряжения

Формула изобретения

1.Устройство для сравнения напряжений, содержащее блок управления, первый вход которого подключен через генератор линейно изменяющегося напряжения к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены соответственное первой и второй входными шинами устройства, а выходы - соответственно с первым и вторым входами блока логических переключений, и блок преобразований, входы которого подключены к вы ходам блока логических переключений, а выходы - к выходным шинам, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введен третий компаратор, первый вход которого соединен с входами первого компаратора, второй вход - с третьей входной шиной, а выход - с третьим входом блока логических переключений, четвертый вход которого соединен с вторым выходом блока управления.

2.Устройство поп. 1,отличающееся тем, что блок логических переключений содержит первый и второй элементы НЕ входы которых являются соответственно

(//

первым и третьим входами блока логических переключений выход первого элемента НЕ соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого является вторым входом блока логических переключений, а выход - с первым выходом блока логических переключений, выход второго элемента НЕ соединен с первым входом второго блока сравнения второй вход

0 которого соединен с входом первого элемента НЕ, а третьи входы первого и второго блоков сравнения соединены между собой и являются 4etBepTbiM входом блока логических переключений выход второго блока 5 сравнения является вторым выходом блока логических переключений

3. Устройство поп 1 отличающееся тем, что блок преобразований содержит первый и второй элементы И-НЕ, пер0 вые входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока преобразований, вторые их входы соединены между собой и с генератором импульсов заполнения, а третьи входы

5 соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И-НЕ, а выходы - соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика импульсов, выходы которого соединены с

0 входами элементов НЕ, входами четвертого элемента И-НЕ и являются выходом блока преобразований, выходы элементов НЕ соединены с входами третьего элемента И- НЕ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в цифровых стабилизаторах напряжения и анало- о-цифровых преобразователях. Цель изобретения - повышение помехозащищенности. Устройство для сравнения напряжений содержит блок 1 управления.генератор 2 линейно изменяющегося напряжения первый 3, второй 4 и третий 5 компараторы, блок 6 логических переключений и блок 7 преобразовании Наличие двух пороговых напряжений у компараторов 4 и 5 и выбор их величин таким образом, чтобы их разность была не меньше величины помехи или отдельно разовых помех, обеспечивают помехозащищенность устройства Конкретное выполнение блока 7 преобразований на реверсивном счетчике 14 и элементов И-НЕ 16 и 17 обеспечивает возможность формирования выходного эквивалента, пропорционального величине отклонения входного (измеряемого) напряжения от опорного напряжения 3 п ф-лы. 3 ил сл

or

OiUUK

L

LAJUl

Фиг.З