АМПЛИТУДНО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ НУЛЬ-ОРГАН Советский патент 1970 года по МПК G05B1/02 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. В частности оно может быть использовано при построении цифровых мостов неремеииого тока с раздельным уравновешиванием.

Известен быстродействующий амплитуднодифференциальный нуль-орган, содержащий катодные повторители, устройство сложениявычитания, усилитель-ограничитель и ключ, сравнение напряжений в котором производится ио отклонению фазового сдвига от 90. Точность такого нуль-органа сильно зависит от качества ключей. При использовании коитактных ключей работа схемы возможна только на низкой частоте, что делает ее непригодной для использования в мостах нереМенного тока, имеющнх частоту питающего напряжения, как нравило, выше 100 гц. Применение бесконтактных ключей снижает точность сравнения за счет изменения коэффициента передачи биполярного интегрируемого сигнала.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия сравнения за счет исключения нереключающих элементов.

Для достижения цели в схему амплитуднодифференциального нуль-органа введены фазосдвигающая цеиь, дополнительный усилитель-ограничитель, схема совпадения, ждущий мультивибратор и дифференцирующая цепь,

причем один выход устройства сложеиия-вычитания соединен с первым входом схемы совпадения через последовательно включенные фазосдвигаю-щую цеиь и усилитель-ограиичитель, второй выход устройства слол :еннявычитаиия через дополнительный усилительограничитель подключен ко второму входу схемы совпадения, выход которой соединен с сигнальным входом ключа; выход дополнительного усилителя-ограничителя через дифференцирующую цепь и ждущий мультивибратор соединен с управляющим входом ключа. На фнг. 1 дана блок-схема иредлагаемого нуль-органа; на фиг. 2-5 - векторные и времениые диаграммы, иоясняющие работу устройства.

Ма фиг. 1 ириняты следующие обозначения. 1 и 2 - катодные новторители; 3 - устройство сложения-вычитания, осуществляющее векториые суммирование и вычитаиие исследуемых напряжений, которое может быть реализовано на трансформаторе с RC-цепью или на двух парафазных усилителях с соответствующим включением сопротивлений и емкостей; 4 - фазосдвигающая цеиь, служащая для сдвига векторной суммы напряжений на угол (-90°±бф), где бф - фазовая погрешность от неидентичности фазовых характеристик каналов устройства сложения-вычитания;

совпадения; S - дифференцирующая цепь; 9 - ждущий мультивибратор; 10 - ключ. Работает устройство следующим образом: Напряжения i/i н и .2 через катодные повторители 1 и 2 подаются на устройство 3 сложения-вычитания, с Bbixojta которого снимаются векторная сумма U1 + 0-2 и векторная разность Ui-6д . Эти напряжения будут сдвинуты межлчу собой fio фазе (графически вектора rl-f/ и Ui-Us являются диагоналями паралле.дограмма, иостроеиного на векторах и и U.) (см. фиг. 2). При равенстве амплитуд напряжений U и U образуется ромб, а его диагонали, как известно, пересекаются иод углом 90. Векторная сумма 1 + 2 поступает на фазосдвигающую цепь /, которая поворачивает этот вектор на угол (-90°±бф) и через усилитель-ограничитель 5

сдвинутый вектор Li-i-U 2 подается на первый вход схемы 7 совпадения.

Векторная разность U-.-U. одновременно поступает через дополнительный усилительограничитель 6 иа второй вход схемы 7 и на вход дифференцирующей цеии S.

При .2 (см. фиг. 2) угол между векторами напряжений 1/1 + 1/2 и f/i-бг острый и сдвинутый на угол (-90° + бф), вектор U-i + Uz (строчки 1 и 2 на фиг. 3) и вектор Hi-f/2 (строчки 3 и 4) на входе схемы 7 совиадения находятся между собой не иолиостью в противофазе (угол между сдвинутым Ui + U и Ll-и меньше 180°). Поэтому на выходе схемы 7 (строчка 7) будет сигнал, который проходит через открытый ключ 10 и ио которому формируется регулирующее воздействие (например, Е цифровых мостах развертывающего уравиовещивания с поразрядной отработкой, имеющих жесткую программу работы).

В случае, если произойдет иереуравновешивание, т. е. f/i будет меиьше Us, угол между векторами иаиряжеиий и /7i-U-2 (см. фиг. 4) будет туиой. При этом вектор (строчки 1 и 2 на фиг. 5) будет опережать сдвинутый вектор t/j-fLo (строчки 3 и 4 на фиг. 5) на угол более 180°. На выходе схемы совпадения 7 возиикиет сигнал (строчка 7 на фиг. 5), который, иройдя через сигиальиый

вход ключа 10, вызовет срабатывание регулирую/щего устройства. Для его устраиеиия напряжеиие /7i--62 с усилителя-ограничителя 6 (строчка 2 на фиг. 5) поступает на

дифференцирующую цепь 8, которая псрединм фронтом (строчка 5 иа фиг. 5) занускает ждущий мультивибратор 9. Последний закрывает своим выходным сигналом ключ по управляющему входу на время /4 Т (строчка 6 на

фиг. 3), где Т - период сравниваемых наиряЖеНИЙ Ui и 6:7.

В результате при переуравновешиг аиии, когда на выходе амилитудио-дггфференцнальиого нуль-органа не должио быть никакого сигнала, устраняется ложппй сигнал, возникающий на выходе схемы совиадення ио оиисанной выше причиие.

Заиирание ключа импульсом ждущего мультивибратора 9 ие оказывает никакого влияния иа выходиой импульс схемы совпадения при иедоуравиовешивании, что ясно видно иа фиг. 3 (строчки 6 и 7).

Как видио из описания и временных диаграмм, сравиение производится за одии-два иеррюда частоты сравниваемых сигггалов.

Предмет и з о б р е т е и и я

Амплитудно-диффсренциальиый иуль-оргаи, содержащий катодиые повторители, устройство сложеиия-вычитаиия, усилитель-ограничитель и ключ, отличающийся тем, что, с

целью иовышеиия точиости и быстродействия, он содержит фазосдзигающую цепь, дополнительный усилитель-ограничитель, схему совпадсиия, ждзний мультивибратор н дифференцирующую цеиь, иричем один выход устройства сложения-вычитания соединен с нервы м входом схемы совпадения через последов;ь тельно включенные сЬазосдвигаюихую цепь и усилитель-ограничитель, второй выход устройства сложения-вычитан11Я через донолнительиый усилитель-ограничитель подключен ко второму входу схемы совпадения, выход которой соединен с сигнальным входом р:люча; выход доиолнителыюго усилито: пя-ограцичителя через дифференцирующую цеиь п ждущий

мультивибратор соединен с управляюндим входом ключа.

k / f

Ч

.г..5