СРАВНИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1968 года по МПК G01R19/20 H03M1/00 

Р1зобретение относится к области цифровой элeктpoизмepитev ькoй техники и молСет быть применено в преобразователях напряжения в код. В известных преобразователях напряжения в код сравнивающее устройство содержит магнитно-модуляционный элемент, узкополосный полосовой фильтр, усилитель и фазочувствительный детектор.

Увеличение чувствительности известного сравнивающего устройства сопряжено с необходимостью использования узкополосных полосовых фильтров, что влечет за собой снижение быстродействия и усложнение конструкции всего сравнивающего устройства.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в нем выход усилителя-формирователя соединен со входом схемы совпадения, два других входа которой подключены один непосредственно, а другой через дифференцирующую цепь iKO входу формирователя опорного напряжения, €оеди ненного с генератором возбуждения. Такое выполнение увеличивает быстродействие, динамический диапазон сравнивающего устройства и одновременно упрощает его конструкцию, так как в предлг.таемом устройстве не требуется подавления начально-о сигнала (нулевого уровня) на выходе магнитно-модуляционного элемента, а требуется лишь сглаживание его, что обеспечивается сравнительно простым широкополосным фильтром нижних частот.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого сравнивающего устройства; на фиг. 2- временная диаграмма, поясняющая работу схемы.

Устройство содержит дифференциальный магнитно-модуляционный элемент /, возбуждаемый от генератора синусоидального напряжения 2. К измерительной обмотке элемента / присоединен фильтр нижи их частот 3

с усилителем-формирователем 4, с выхода которого сигнал поступает на вход схемы совпадения 5.

Два других входа схемы совпадений соединены с генератором 2 через формирователь

6 опорного напряжения и дифференцирующую цепь 7.

ИзмерЯСмый сигнал t/ и эталонный сигеал UK подаются в управляющую и компенсационную обмотки элемента / соответственно.

Рассмотрим сначала работу устройства при отсутствии сигнала или при равенстве измеряемого и эталонного сигналов, когда UK-Lx 0. При этом в измерительной обмотке элемента имеется симметричное начальное напряжение (кривая 8,а), состоящее из /нечетных гармоник частоты возбуждения и обуслоьленное неидентичностью полуэлементов магнитного элемента. Гармоники этоным на вторую гармонику частоты возбуждения, причем увеличение чувствительности всегда сопряжено с уменьшением полосы пропускания полосового фильтра, что приводит к пропорциональному снижению быстродействия. В предложенном устройстве используют фильтр нижних частот, имеющий более широкую полосу, так что он пропускает все частоты от нулевой до второй гармоник и лишь незначительно ослабляет высшие (нечетные гармоники по сравнению с первой гармоникой. Благодаря использованию более широкой полосы пропускания по сравнению с нолосовым фильтром обеспечивается более высокое быстродействие сравннваюш его устройства, и, кроме того, для усиления широтно-модулированного сигнала требуется более простой усилитель, допускаюш;ий ограничение амплитуды. Напряжение на выходе фильтра (кривая 9, с) содержит явно выраженную первую гармонику и имеет не более двух переходов через нуль за период частоты возбуждения, причем, при t/x-f/K 0 напряжение симметрично, и его полупериоды равны. После фильтра напряжение усиливается широкополосным усилителем-формирователем 4 и преобразуется в прямоугольные импульсы (кривая 10), поступаюш.ие на схему совпадения. На второй вход схемы совпадения 5 подается от генератора 2 через формирователь 6 симметричное опорное напряжение (кривая //), .которое дифференцируется цепью 7, а дифференцированные импульсы (кривая 12} подаются на третий вход схемы совпадения. Эти импульсы попадают на выход схемы совпадения только в те моменты, когда напряжения еа первых двух входах схемы (кривые 10 и //) имеют одинаковую полярность. Следовательно, в момент сравнения, когда Ох - Uy 0, на выходе схемы совпадения нет импульсов. В случае, когда на входе элемента / действует разностный сигнал , т. е. эталонное напряжение больше измеряемого, в выходном сигнале появляются четные гармоники, вызывающие несимметричные искажения начального напряжения, при этом амплитуды разнополярных импульсов изменяются в противоположных направлениях (кривая 5,8). Вторая гармоника сигнала (кривая 9,d) пропускается фильтром нижних частот и в результате сложения с начальным напряжением (кривая 9, с) делает длительность его полупериодов различной (кривая 13). Из этого напряжения формируются несимметричные прямоугольные имггульсы (кривая 14), которые в течение промежутков времени At имеют одинаковую полярность с опорными импульсами (кривая lil), и в эти моменты на выход схемы совпадения проходят управляющие отрицательные импульсы (кривая 15). Если измеряемое напряжение превышает эталонное (), то сигнал второй гармоники (кривая 9,d) изменит фазу на противоположную, и длительность полол ительных полупериодов сигнала (кривые 13,п и 16) станет больше длительности отрицательных полунериодов, т. е. на выходе схемы совпадения появятся положительные управляющие импульсы (кривая 17). Таким образом, в зависимости от соотношения между имеряемым и эталонным напряжениями на выходе сравнивающего устройства появляются отрицательные (U tyj;) или положительные () управляющие импульсы. Изменение длительностей полупериодов сипнала, вызванное измеряемым напряжением, поддерживается пропорциональным лишь при малых значениях разностного напряжения - Однако динамический диапазон по входному сигналу значительно шире диапазона линейности, так как даже в том случае, когда f/к шах х min и амплитуда второй гармоники (кривая 9,d) намного превышает начальное напряжение (.кривая 9,с), сравнивающее устройство работает без сбоев, благодаря временной селекции, осуществляемой схемой совпадения. Поэтому динамический диапазон сравнивающего устройства может быть получен порядка lOi-f-103. Предмет изобретения Сравнивающее устройство, содержащее мапнитный элем.ент сравнения, измерительная о,бмотка которого через фильтр соединена с усилителем-формирователем, а обмотка питания подключена к генератору возбуждения, формирователь опорного напряжения и схему совпадения, отличающееся тем, что, с целью расщирения динамического диапазона, к упрощения устройства, в нем выход усилителя-формирователя соединен со входом схемы совпадения, два других входа которой подключены один непосредственно, а другой через дифференцирующую цепь ко входу формирователя опорного напряжения, соединенного с генератором возбуждения.