Устройство для деления аналоговых сигналов Советский патент 1980 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к. устройствам время-импульсного определения отношения двух электрических сиг налов. Известны время-импульсные делитель ные устройства открытого типа, выполня ющие операцию деления путем формирова ния пилообразного напряжения из сигнала делителя с последующим сравнением его с сигналом делимого, при этом длительность интервала времени от начала формирования пилообразного напряжения до момента динамической компенсации уровня сигнала, делимого пилообразным напряжением, пропорциональна определяе мому отношению И , 2 и i3JОднако подобным устройствам свойственны погрешности определения отношения за счет нелинейности начального участка пилообразного напряжения и задержки срабатывания схемы сравнения. Известны устройства с двумя схемами сравнения, первая из которых генерирует импульс в момент перехода пилообразного напряжения через заданное значение напряжения, называемое условным нулем, а вторая - в момент равенства сигнала делимого и пилообразного напряжения. Условный нуль задается источником опорного напряжения И. Промежуток времени между срабатыванием первой и второй схем сравнения, фиксируемый триггером, пропорционален частному от деления разности между сигналом делимого и опорным напряжением на сигнал целителя, что часто связано с дополнительными трудностями при последующем использовании полученного отношения. Указанный недостаток устраняется путем подключения на вход второй схемы сравнения суммарного напряжения сигнала делимого и условного нуля, полученного на выходе сумматора. Наиболее близким техническим решением является устройство для деления аягалоговых сигналов, содержащее управляемый генератор линейного напряжения, к первому входу которого подключен вход источника сигнала делителя, второй вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения подключен к источнику опорного напр жения, второй вход второго блока сравне- НИН подключен ко входу источника сигнал делимого, выходы первого и второго бло- .ков сравнения подключены к установочным входам триггера, выход которого является выходом устройства, выход ИСУ точника опорного напряжения подключен к первому входу сумматора З.Недостатком этого устройства является необходимость включения сумматора и источника опорного напряжения, которые требуют дополнительных аппаратурных затрат, например операционных усилителей, прецизионных сопротивлений и стабилитронов. Цель изобретения - упрощение устрой- ства. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство дополнительно содержит переключатель и делитель на резисторах, причем первый неподвижный контакт переключателя подключен ко входу источника сигнала делимого, второй неподвижный контакт подключен ко входу источника сигнала делителя, а подвиж ный контакт подключен к первому крайнему выводу делителя напряжения, средний вывод которого подключен ко втором входу первого блока сравнения, а второй крайний вывод делителя напряжения подключен к шине нулевого потенциала. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на иг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство для деления двух аналоговых сигналов содержит управляемый генератор 1 линейного напряжения, генератор 2 тактовых импульсов, первый блок 3 сравнения, второй блок 4 сравнения, триггер 5, переключатель 6, источник 7.сигнала делимого, источник 8 сигнала делителя, первый делительный резистор 9, второй делительный резистор Ю, шину 11 нулевого потенциала. На первый вход управляемого генератора 1 линейного напряжения поступает сигнал делителя j от источника 8 сигнала делителя, второй вход генератора 1 подключен к генератору 2 тактовых им« пульсов. Выход генератора 1 подключен к первым входам блоков сравнения 3 и 4, выходы которых подключены к устаноочным входам триггера 5. На второй ход схемы 4 сравнения поступает сигнал делимого и J от источника 7 сигнаа делимого , а второй вход блока 3 Сравнения подключен к общей точке по- последовательно соединенных делительных резисторов 9 и 10. Первый вывод делительного резистора 9 подключен к подвижному контакту переключателя 6, второй вывод делительного резистора 10 подключен к шине нулевого потенциала. Устройство работет следующим образом. В момент появления тактового импульса (фиг, 2а), формируемого генератором 2 тактовых импульсов, на выходе управляемо.о генератора 1 линейного напряжения вырабатывается пилообразное напряжение U (i) (фиг. 26), наклон которого определяется сигналом делителя. иД1)и-1, k - постоянный коэффициент; - текущее значение времени. Напряжение Ц i (t) поступает на первые входы блоков сравнения 3 и 4. Блок 3 сравнения, на второй вход которого поступает опорное напряжение U (фиг. 26), фиксирует момент времени t динамической компенсации уровня U j и пилообразного напряжения U л Ct) этот момент триггер 5 устанавливается блоком 3 сравнения в одно из устойчивых состояний, например в состояние логической I, Блок 4 сравнения, на вто- рой вход которого поступает сигнал делимого и ; фиксирует момент времени динамической компенсации напряжения t л уров- нем пилообразного напряжения Уд (t) и возвращает триггер 5 в исходное состояние, например в состояние логического О, Длительность импульса л1 , формируемого триггером 5, соответствует промежутку времени между моментами trj и t, и выражается следующим образом (и.-Оз) ,r Если подвижный контакт переключателя 6 замкнут с неподвижным контак57том, соединенным с источником 7 сигна ла делимого, то и и - .-R;;, где R д , и -1 - величины последовательно соединенных делительных резисторов 9 и 10 соответственно. Тогда выражение (2) приводится к виду t a-. V ,и, иг Д - постоянный коэффициент. Если подвижный контакт переключате ля 6 замкнут с неподвижным контактом соединенным с источником 8 сигнала делителя, то U- U,. и выражение (2)приведется к виду 2 . i;Ux..Ra.l,U4.j Ui4 R -V-RI u/t Зависимость полученного отношения входных напряжений от постоянного коэффициента А в выражении (3) или от постоянных коэффициентов /fi и А в вы ражении (4) может быть легко учтена при измерении длительности импульса At на выходе триггера 5. Схема функционирует в течение длительности тактовог импульса. С приходом следующего такто вого импульса измерительный цикл повт ряется. Предлагаемое устройство позволяет, по сравнению с известными, определить отношение двух аналоговых сигналов с меньшими аппаратурными затратами при сохранении высокой точности. Резистивный делитель, служащий для формирования управляемого опорного напряжения, позволяет исключить влияние изменения характеристик сумматора и источника опорного напряжения, при этом частное 6 не зависит от уровня опорного напряжения. Формула изобретення Устройство для деления аналоговых сигналов, содержащее управляемый генератор линейного напряжения, к первому входу которого подключен вход источника сигнала делителя, второй вход подклю чен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения подключен к источнику опорного напряжения, второй вход второго блока сравнения подключен ко входу источника сигнала делимого, выходы первого и второго блоков сравнения подключены к установочным входам триггера, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно дополнительно содержит переключатель и делитель на резисторах, причем первый неподвижный контакт переключателя подключен ко входу источника сигнала делимого, второй неподвижный контакт подключен ко входу источника сигнала делителя, а подвижный контакт подключен к первому крайнему выводу делителя напряжения, средний вывод которого подключен ко второму входу первого блока сравнения, а второй крайний вывод делителя напряжения подключен к , шине нулевого потенциала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Богданов В. В., Богородицкий А. А. и др. Цифровые электроизмерительные приборы. М., Энергия, 1972. 2.Куликов С. В., Чистяков Б. В., Дискретные преобразователи сигналов на транзисторах. М., Энергия, 1972. 3.Карпов Р. Г., Карпов Н. Р. Преобразование и математическая обработка широтно-импульсных сигналов. М., Машиностроение, 1977, с. 15 (прототип).

г./

а