Многопороговое устройство сравнения Советский патент 1977 года по МПК G05B1/01 

1

Изобретение относится к электронике, автоматике и связи и может быть использовано при построении раз.личных систем автоматического управления, следящих систем, устройств автоматической регулировки усиления в системах передачи дшшых и т.д.

Известны NffioronopoiOBbie устройства сравнения, содержащие соответствующее число однопоротовых или двухпороговых компараторов, каждый из которых состоит соответстве1шо из одного или двух операшюнных -усилителей и ограничителя напряжения 1.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство содержащее операционный уси.пгитель, инвертирующий вход которого соединен с источниками входного и опорного напряжений, а выход подключен ко входу двухпорогового компаратора. и двусторонний ограничитель напряжения 2.

Однако в таком устройстве используется большое число операционных усилителей (на шести операционных усилителях {реализуется пять порогов), что ведет к усложнению многопороговых устройств и понижению их надежности.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение устройства.

Поставле1шая цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве мехсду суммирующим входом и выходом операционного усилителя включен двусторонний ограничитель напряжения, а вход двухлорогового компаратора через введенные j3e3HCTOpbi соединен с источниками входного опорного напряжений.

На фиг. 1 изображена схема предложенного многопорогового устройства сравнения; на фиг. 2 зависимость выходного напряжения U двухпорогового компаратора от величины его входного тока I; на фиг. 3 - зависимость входного тока компаратора I от величины входного напряжения UBX устройства; на фиг. 4 - зависимость выходного напряжения УВЫХ устройства от величины его входного налряжения UgxУстройство содержит операционный усилитель I, охваченный цепью обратной связи, состоящей из резистора 2 и подключенного к нему параллельно двустороннего ограничителя 3 напряже}гая. Источ шки опорного ( УОП) и вхошюго (UBX) сигнала подключены через резисторы 4 и 5 соответственно к инвертирующему входу операционногО усилителя 1. Компаратор 6 содержит операционныГ усилитель 7, к инвержрз зидем} входу и выходу которого подключены диоды 8,9 и 10, И соовзетствеию. ддодов 8н.10 через резистор 12 подключены к источнику постоянного положител1 ного иапряжеп ш -ЬЕ. Катоды диодов 9 и 11 через резистор 13 подключены к источнику отрицательного постоянного н;шряжения -Е (в качестве истопников +Е к -Е могут быть использованы источю к 1 питания опера)5ионных усилителен 1 и 7). И1геертирутонд1Ш вход операщюшюго усилителя 7 соединен с нсточгошалшопорн го и входного сигналов и с выходом операилоиного ус 1тйтеля 1 через резисторы Ы, 15 и 16 соответственно. Устройство работает сле.дующим образом.

Компаратор имеет два порога срабатывания. Если входной ток компаратора не выходит за пределй норогов срабатывашгя, то выходное напряжение колшаратора равно (б.гьчзко) нулю. Если входной ток достигнет или превысит пороговые значений, выходное напряжение компаратора изменится дказдсодм от нуля до напряжений +Е или Е соответственно.

Вхбдной ток компаратора (фиг. 3) в этом усироистве равен сумме токов, протекающих через резисторы 14, 15 и 16. Положлм, что RM iS тогда

Д

г

(б)

R

16

Если Uojj и UBX равны по величине (фиг. 3), то и UBJ.. Допустим, что UBX возрастает по велищше . Если Ди достигает величюш Д Unqpi А U выходной ток компаратора станет равным

И, -ли„ ,ТГ)Т t)

°pi

14

16

2

и иных изменяется скачком ох нуля до -Е (фиг. 4). При изменении AU Ът О до А(Г1 возрастает. При

дальнейшем }пеличенииДи Sj уменьшается. Если Дидостагнет величины Дипора Ди входной ток комнаратора становится равным

(8)

г-ди,,р,

И ивых изменяется скачком от нуля. Если Ди достигнет ве;шчины Ди11орз Ди входной ток компаратора становится равным

ли

и

rJL

порз

SLS-

г(9)

R 16

n -14

Таким же образом при уменьшении ивх(Ди 0)

достигает сначала значения где УВЫХ - В1.1ходное напряжение усилителя 1, Д иопUBX - разность сравниваемых разнополярных сигналов Uon вх (будем далее считать Д.ЧЯ определенности, что Uon 0 з UBX 0). В зависимости. от величины Ли второй член уравнения (1) может иметь различный вид. При относительно небольшой величине Д U, когда /-Кди/ и где к - коэффиидент усиления усилителя (обычно R4 R5), а Uorp -напряжение ограга1чения огралиштеля 3. - (. ли Кди (, 16 Л Велнчлшы К, Ri4 и Ria вьгоираются так, чтобы Величина Uorp выбирается так, что Т /JL к , V 14 «16 / затем величины ,, Ь:--п: Отсюда видно, что в предлагаемом устройстве при шести значешшх входного напряжещя происходит резкое скачкообразное изменение выходного на1 ряжения (фиг., 4). Выбирая определенным образом параметры элементов устройства, можно настроить его на любое число порогов в пределах oi одного до шести. Таким образом, предлагаемое устройство существенно проще известных многопороговых устройств сравнешш. В нем используется в три раза меньшее число элементов, что позволщо повысить надеиФгость многопороговых устройств сравнения, уменьшить их вес, габариты и потребляемую MOfJJUiOCTb. Предлагаемое устройство было успешно испытано и применено для построения устройств авто taтичecкoй рег лировки усиления в системах передачи да1шых.

Формула изобретения

Многопороговое устройство cparaierain, содержащее операционный усилитель, нивервфующий вход которого соединен с ясточннками входного и опорного напряжений, а выход подключер ко входу двухпорогового компаратора, и двусторогаий (Я аничнтельнапр5 жения,отличающееся тем что, с целью повьпцения надежности и упрощени | устройства, между суммирующим входом ц выходом операционного усилителя включе

двусторонний «ограничитель напряжения, а вход двухпорогового компаратора через введенные резисторы соединен с источником входного и опорного напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1.Проектирование и применение операционных усилителей, под ред. Дж. Трем. М., Мир, 1975, с.389-395.

2.Проектировагае я применегае операционный усилителей, под. ред. Дж. Трем. М., Мир, 1975, С.398.

Я12

иг.г

9иг.З