Нуль-орган Советский патент 1979 года по МПК H03K5/20 G05B1/01 

(54) : НУЛЬ-ОРГАН

- , . , - - i .. .,.;, .

изобретение касается кошфбльно-йшерйтедьной техники и может бьггь использбвано ,, в аналоговых датчиках допускового контроля а.мго1итуды напряжения в качестве элемента сравнения напряжения.

Известен нуль-орган, содержащий операционный усилитель, охваченный положитез ьной обратной с аязью, в которой включен элемент вычйтЬнйя,овыходы которого объединёнь через распределеНнутю линию задержки 1 . Он имеет йеДОстаточную точность сравнения.

Наиболее близким по техшческой сущности к предложенному является нупь-брган, содержащий операционный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен делитель напряжения, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с входной пшной, интегратор и пороговый элемент 2.

Однако и этот нуль-орган имеет НейостаточJQTM точность вследствие несимметричности операционного усилителя.

Цель изобретения - повьпиение точности нуль-органа.

Дпя этого в нуль-орган, содержаирш операционньш усилитель, в цепь положительной обратной связи которого вйлючен делитель напряжения, инверт1груюЩий вход операционного усилителя соединён с шиной, инвертор и пороговый элемент, введены два ключевых элемента и формирователь сишала управления, выходы которого соединены соответственно с делителем напряжения и управляющими входами первого и второго ключевых элементов, причем входы и вькоды второго ключевого элемента подсоединены соответственно к дифференщ1альн1Ь1М выходам операциоьшого усилителями входам формирователя сигнала управления, а выход к вход первого ключевого элемента - к выходу операционного усилителя и шине входного сигнала подсоединенной к первому входу порогового элемента, выходом подключе1шого через. интегратор к делителю напряжения и своему второму входу, причем, формирователь сигнала управления вьтолнен в виде последовательно соединенных выпрямителя,, элемента вычитания, выход которого соединен с делителем напряжения, и поро370

гового элемента, выходом подключенного к управляющим входам ключевых элементов.

На чертеже приведена схема нуль-органа.

Нуль-орган содержит онерационный усилитель с деш1телем 2 напряжения в цепи положительной обратной связи и ключевым элементом 3, соединяющим выход зсилителя 1 и его йнвертеругощий вход, к которому подключены последовательно соединеинью пороговый элемент 4, и интегратор 5, выход которого соединен со вторым входом элемента 4 и делителем 2. Дифференциальные выходы усилителя 1 через второй ключевой элемент 6 соединены с входами формирователя 7 сигнала управления, выполненного в виде последовательно соединенных выпрямителя 8, элемента 9 вычитания, выход которого соединен с делителем 2, и порогового элемента 10, выход которого подклгдчен к управляющим входам элементов 3 и 6. Входная uBDia 11. соединена с инвёртирующим входом усилителя 1, выход которого соединен с выходной шиной 12.

Нуль-орган работает следующим образом.

Элемент 4 и интегратор 5 формируют пороговое напряжение и представляют собой автоколебательную пару, охваченную 100% обратной связью и не имеющую устойчивого равновесия, то есть работающую в режиме автоколебаний, размах которых си.мметрично вниз и вверх от нулевого уровня на входе равен порогу допуска на контролируемый импульсньш сигнал U, соответственно, отрицательной и положительной полярности. Делитель напряжения 2 осуществляет введение положительной обратной связи и порогового напряжения УОП совокупно с сигналом поправки, что позволяет исключить отдельный суммирующий элемент и снизить тем самым погрещнос-га переда чн напряжений на неинвертирую1дий вход операциотлюго усилителя 1. Усилитель 1 вьщеляет и усиливает сигнал разности и., - UQJ, , который в режиме сравнения управляет работой какого-либо внеишего исполнительного устройства, а также вырабатывает два противофазных напряжения,cicHMaeмых с. дифференциального выхода в- режиме коррекции. В последнем случае усилитель 1 работает с диффереивдальным усилителем лиф сигналами периодически изменяющимися относительно нуля. Выходные дифферешщальные напряжения буд)гг также изменяться, но из-за разлшшя коэффициентов усиления К и К 2 плеч операционного усили1еля 1, средние за период напряжения будут отличаться между собой н& величину (., - ). Элемент 3 замыкает .цепь, отрицательной :обратной связи в режиме коррекции, превращающую усилитель I в повторитель. Элемент 6 пропускает сигнал с диффе рентщ ал ьно го выходаусилителя 1, обеспечивая режим коррекции. Формирователь 7 вырабатьшает аналоговый сигнал-поправку, пропорциональный разбалансу плеч усилителя 1 при работе последнего в линейном режиме и дискретный сигнал для управления элементами 3, 6. В исходном состоянии элемент 3 замьпсает инвертирующий вход с выходом усилителя 1, превращая его в повторитель. Знакопеременное выходное напряжение, интегратора 5 линейно передается на дифференциальный выход усилителя 1 и через открытьн элемент б воздейсгаует на формирователь 7. АналогоВЬ1Й сигнал-поправка на выходе последнего суммируется с сигналом положительной обратной и. переменным напряжением и воздействует на инвертирующий вход операционного усилителя 1, чем достигается постепенное выравнивание напряжения на его дифферент циальных выходах. В момент их равенства с дискретного вьисода формирователя 7 поступает сигнал, под действием которого элемент 3 размыкается, а элемент 6 закрьшается и блокирует входы формирователя 7 на , что фиксирует величину аналогового сигналапоправки. Механизм введения сигнала-поправк направлен совместно с пололсительной обратно связью на симметрирование плеч операционного усилителя 1. При оптимальной величине поправки результирующая петля П1стерезиса устанавливается симметрично относительно порогового уровня UQJ,. Оптимальная глубина /3 обратной связи, вводимая делителем 2 должна удовлетворять условию устойшвости .- Входной импульсный сигнал не воспринимается элементом 4, поэтому описанная операция формирования и введения поправки к пороговому уровню нуль-органа может быть проведена периодически в процессе контроля импульсов по команде какоголибо программного устройства, которая установит нуль-орган в исходное состояние. Выпрямитель 8 осуществляет усредне1ше напряжений снимаемых с дифференциального выхода элемента 1 в режиме коррекции. Элемент 9 вычитания выр.абатьшает сигнал-поправку, а также сигнал управления пороговым элементо 10. Пороговь.ш элемент 10 формирует сигнал управления элементами 6 и 3.

Формула изобретения

1. Нуль-орган, содержащий операционный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен делитель напряжения, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с входной щиной, интегратор и поро