Устройство для деления напряжений Советский патент 1977 года по МПК G06G7/161 

1

Изобретение относится к области анало говой и вычислительной техники и может быть использовано в электронных измерительных установках.

Известны устройства для деления напряжений LI , содержащие генератор прямо угольных импульсов, ключи, счетчик.

Однако эти устройства не обладают достаточной точностью.

Наиболее близким техническим решением является устройство для деления напряжений 2, содержащее генератор)прямоугольных импульсов, интегратор, вход которого соединен с выходом; первого -коммутирующего ключа, :яулЬ Орган. ;:

Это устройство деления, основанное на принципе получения шлпульсов напряжения, длительность которых пропорциональна: частному от деления меньшего входного Напряжения ча большее.

В нуль-органе этого устройства происходит сравнение меньшего входного сигнала с напряжением треутольной формы, амплитуда которого пропорциональна :большему входном СИГналу. При отклонении уровня срабатывания нуль-органа от необходимого, которое возникает из-за температурной нестабильности ; схемы,Получается ошибка измерения. А также диапазон точных измерений такого усгройства зависит от чувств 1тепьности нуль-органа.

Целью изобретения явлнется повышение точности измерения отношения двух напряжений и увеличение диапазона измерений.

Это достигается тем, что устройство формирует с некоторым интервалом последовательность импульсов, j количество которы пропорционально частному от деления меньшего входного напряжения на большее. Это обеспечивается тем, что устройство содержит дополнительно счетчик икшупьсов, вто,рой коммутируюш.ий ключ, делитель частоты, блок выделения максимума и минимума, входы которого соединены с первым и вторым входами устройства, первый выход соединен с потенциальным входом первого коммутирующего ключа, а второй ; выход соединен с выходом второго коммутирующего клю ча,. информационный вход которого соединен с выходом интегратора, выход генератора

сов соединен с уп{)авл51юшим входом второго ком му-ирукицего 1шюча непосредственно, а через делитель частоты - с управляющим входом первого коммутирующего ключа, вь ход второго коммутирующего ключа соединен с входом счетчика импульсов, а также тем, что блок выделения максимума и миHHtviyMa содержит генератор пилообразного напряжения, соединенный с первыми входами схем сравнения, выходы схем сравнения подюиочены к соответствующим входам элементов 11есовпадения, выходы которых соедшшны с входами триггера, первый выход триггера соединен с управляющими входами первого и второго ключей, второй вых триггера соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, причем входы первого и третьего ключей соединены с втрым входом первой схемы сравнения, а входы второго и четвертого ютючей соединены с вторым входом второй схемы сравнения, выходы первого и четвертого ключей объединены и являются первым выходом блока, выходы второго и третьего ключей объединены и являются вторым выходом блока,

На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемог устройства; на фиг. 2 - блок-схема блока вьщеления максимума и минимума.

Устройство состоит из блока выделе}гия максимума и минимума 1, генератора пржгмо угольных импульсов 2, делителя частоты 3, первого коммутирующего ключа 4, интегратора 5, второго коммутирующего ключа 6 и счетчика ;импульсов 7.

Блок выделения максимума и минимуме состоит из генератора 8 пилообразного напряжения, схем 9,10 сравнения, элементов несовпадения 11, 12, триггера 13, ключей 14, 15, 16, 17.

Устройство работает следующим образом.

Входные напряжения U. и Ц-чоступают на соответствующие входы блока выделения максимума и минимума 1, с первого выхода которого снимается большее из входных напряжений, а со второго выхода меньшее входное напряжение. Больщее входное напряжение с первого в;ыхода блока 1 подается на потенциальный вход коммутирую- щего ключа 4.

Симметричные импульсы, полученные в результате деления частоты повторения импульсов выходного прямоугольного напряжении генератора 2 делителем частоты 3 с большим коэффициентом деления, управляют коммутирующим ключем 4, в результате чего с выхода этого ключа снимается напряжение прямоутольной формы с амплитудой, равной величине бсигыиего из входных иаиря оиий. Выходное прямоугольное чащтжение 4 преобразуется в напряжение треугольной формы интегратором 5, амплитудой, пропорциональной болы11ек у входному сигналу. Треугольное напряжение с выхода интегратора поступает на вход коммутирующего ключа 6, который управляется выходными импульсами генератора 2 и по cjaisecTву является амплитудно- импульсным модулятором: на выходе его последовательность импульсов имеет огибающую треугольной формы которая снимается с выхода интегратора 5. Кроме того, на выход ключа 6 подается со второго выхода блока 1 меньщее входное напряжение, являющееся запирающим дня него. Поэтому ключ 6 работает как ограничитель сигнала снизу. В результате такого ограничения с выхода ключа 6 снимаются только те импупьсы, которые превышают уровень меньшего входного напряжения.

Связь между выходом ключа 6 и входом счетчика тмпупьсов 7 носит емкостной характер и поэтому на вход этого счетчика постоянное напряжение, запирающее кпюч 6, не поступает, а поступают пишь входные импульсы этого ключа. Количество импульсов, поступающих на вход счетчика 7, будет пропорционально частному от деления меньшего входного напряжения на большее.

Блок выделения максимума и минимума работает следующим образом.

Напряжение Ui одновременно поступает на второй вход схемы сравнения 9 и на входы кпючей 14 и 16, а напр5ркение У подается на второй вход схемы с швнения Ю и на входы ключей 15 и 17, на первые же входы схем сравнения 9 и 10 подается выходное пилообразное напряжение генератора 8.

В результате сравнения пилообразного напряжения с входными сигналами схемы сравнения формируют импульсы напряжения с длительностями, пропорциональными напряженшо и. на выхоуде схемы 9 и напряженшо Uj на выходе схемы 10.

Выходные импульсы схемы С1эавнения 9 поступают на первый вход элемента несовпадения 11 второй вход элемента несовпадения 12, а выходные импульсы схемы сравнения Ю - на второй вход элемента несовладении 11 и на первый: вход элемента несовпадения 12.

Элементы несовпадения 11 и 12 формируют импульсы с длительностями, равными разности длительностей поступающих на их входы импульсов напряжений лишь в том случае, если длительность импульсов на первых входах этих элементов несовпадения больше длительностей импульсов на iBTOpF,ix входах, когда же длительи/сть импульсов на втором входе какого-либо из элементов несоъггадения больше длительности импульсов на nopBf.iM вкоце, го тогда на выходе этого элемента ммпупьспое напряжение отсутстпу ет. Вь ходнь(е импу/п сы элементов несовнадения 11 или 12 подаются на соответствую щий вход трштера 13, переводя его в тако устч йчивое сосгояние, кото1юе бы позв(этил большему из входных напряжений через клю 14шти 17 поступить на первый выход бло выделения максимума и минимума, а меньшему из входных нанряжений через ключи 15или 16 на второй выход этого блока. Использование новых элементов - счетчиха импульсов; второго коммутирующего Ю1юча; делителя частоты; блока выделения максимума и минимума, состоящего из генератора пилообразного напряжения, двух схем сравнения, двух элементов несовпадения ,тригге})а, четырех ключей и позволяю- uieiO больщему из входных напряжений пос тупать на его первый выход, а меньшему входному напряжению на второй выход-выгодно отличает предлагаемое устройство для деления напряжений от указанного прототипа, так как уменьшается погрешность, обусловленная отклонением уровня; срабатывания нуль-ор1аиа от необходимого из-з температурной нестабильности его схемы и повышается диапазон точных измерений предлагаемого устройства, который ограничивается в указанном прототипе чувствительностью нуль-органа. Предлагаемое устройство устраняет необходимость раз1)аботки ряда устройств, имеющих повышенную точность и большой диапазон измерений. Формула изобретения 1. Устройство для деления напряжений, содержащее генератор прямоугольных импульсов, интегратор, вход которого соединен с выходом первого коммутирующего кл ча, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит допопнитепьно счетчик, нмиуньс он, вюрой коммутирующий кпюч, цег1нте ь частого, блок выделения максимума и миинмук а, входы которого соединены с первьи-л и вГорым входами устройства, первый выход соединен с потенциальным входом первого к -мутирующего ключа, а второй выход соединен с выходом вто|Х1ГО коммутирующего кпюча, информационный вход которого соединен с выходом интегратора, выход генератора импульсов соединен с управпяющим входом второго коммутирующего кпюча непосредственно, а через депитепь частоты - с управпяющим входом первого коммутирующего кпюча, выход второго коммутирующего кпюча соединен с входом счетчика импупьсов. ii. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения максимума и минимума содержит генератор пилообразного напряжения, соед1шенный с первыми входами схем сравнения, выходы схем сравнения подключены к соответствующим входам элементов несовпадения, выходы которых соединены с входами триггера, первый выход триггера соединен с управл5пощими входами первого и второго ключей, второй выход трштера соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, причем входы первого и третьего ключей соед1шены со вторым входом первой схемы сравнен1ш, а входы второго и четвертого ключей соединены со вторым входом второй схемы сравнения, выходы первого и четвертого ключей объединены и являются первым выходом блока, выходы второго и третьего ключей объединены и являются вторым выходом блока. Источники инqюpмaции, принятые во внимание при экспертизе; 1.Патент США N° Зв74994| кл. 235-150,52,1972, 2.Р. П -П.Жнлинскас. Измерители отнощення и их применение в радио-измерительной технике , М. , Сов. }талио, 1975, - та. min