Амплитудный дифференциальный дискриминатор Советский патент 1980 года по МПК G05B1/01 H03K5/22 

Изобрегение относится к электронике автоматике и может быть использовано при построении различных систем автоматического управления, устройств автоматики, в устройствах допускового контре-} пя. Известны амплитудные дифференциальные дискриминаторы содержащие операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен двухсторонний ограничитель напряжения, а выход соединен с входом двухпорогового компаратора Недостатками таких устройств являются то, что они обеспечивают возмож- ностБ формирования зоны гистерезиса только при наличии положительного и отрицательного напряжений на входе, а также отсутствие информация о направлении изменения анализируемого напряжения по отношению к зоне анализа, т. е. о том, выше это напряжение зоны контраг ля или находится в ней. Известны также амплитуцно-дифферен-п циальные компараторы, содержащие ком- параторы верхнего и нижнего уровня, выходы которых подключены к входам блока вычитания 2Л Однако такие устройства не обеспечивают возможности получения информации о том, вкодиг-лй контролируемое изменяющееся напряжение на входе в зону анализа или выходит из нее, минует ли величина входного напряжения верхнюю или нижнюю границу зоны. Известен амплитуцно-дифференциальный дискриминатор, содержащий компараторы верхнего и нижнего уровня, выходы которых соединены с входами логи-, ческого устройства, выполненного на триггере L3J. К недостаткам этих устройств надо ,отнести ограниченную функциональную возможность, вызванную отсутствием в них информации о том, входит ли величина входного анализируемого напряжения в зону контроля или выхоцит из нее. 3 Цйль изобретения - расширение функциональных возможностей. Для достижения поставленной цели в амплитудно-дифференциальный дискриминатор, содержащий два операционнык усилителя, неинвертирующие входы которых подключены к входным шинам, а инвертирующие входы через резистивные делители напряжения - источнику питани введены резисторы, диод, шючевой ; элемент, два индикационных элемента и два транзистора, эмиттеры которых под ключены к общей шине, а базы соответственно - к выходам операционных усилителей, коллекторы подсоединены через цепочку из последовательно;соединенных индикационного элемента и резистора к источнику питания, при этом вход перво го индикацирнного элемента соединен с выходом второго индикационного элемен та, а вход второго - с выходом перво го, причем выход второго операционного усилителя подключен через последовател но соединенные резистор и диод к инвер тирующему входу первого операционного усилителя и непосредственно к управляю щему входу ключевого элемента, подклю ченного параллельно одному из резисторов резистивного делителя напряжения второго операционного усилителя. На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - диаграм 1а работы устройст при изменяющемся входном напряжении. Устройство содержит два операционных усилителя 1, 2, неинвертирующие входы которых подключены к шинам вхо ных сигналов 3, 4, инвертирующие - к источникам питания через резистивные делители напряжения, образованные резисторами 5,6,7,8,9, а выходы к базам транзисторов 10 и 11, коллекторы которых подключены к шине источника питания через последовательную цепь, состоящую Из индикационного элемента 12 (14) и резистора 13(15), при этом выход операционного усилителя 2 подклю чен к инвертирующему входу операционн го усилителя 1 через последовательно соединенные резистор 16и диод 17, и непосредственно - к управляющему вход ключевого элемента 18. При отсутствии входного сигнала на выходах операционных усилителей 1 и 2 формируется отрицательное напряжение,, Транзисторы 10 и 11 закрыты. Рассмотрим работу устройства при использовании в качестве индикационных элементов ламп 12 и 14 накаливания, 8 которые при .закрытых транзисторах не горят. Резистивный делитель 5, 6 напряжения обеспечивает формирование на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 величину напряжения, равную нижнему порогу срабатывания (.1 - Резисторы 7,8,9 обеспечивают формирование величины напряжения на инвертирующем входе операционного усилителя 2, равного верхнему порогу срабатывания ( Р изменении величины входного напряжения до величины нижнего порогового уровня (фиг. 2 участок ОА) лампы 12 и 14 не горят. При превышении величины сигнала .f (фиг. 2 участок АВ) на выходе операционного усилителя 1 устанавливается положительное напряжение, открывающее транзистор 10. Лампа 12 загорается, сигнализируя о превышении величиной входного сигнала Uпop. Такое состояние продолжается до тех пор, пока величина входного сигнала не превысит пор-й (фиг. 2 участок ВС). При превышении входным сигналом Uqop.(i лампы 12 и 14 погашены, что говорит о выходе величины входного сигнала из зоны контроля. На выходе операционного усилителя 2 - положительное напряжение. Под действием положительного напряжения ключ 18 открывается и шунтирует один из резисторов 9 резистивного делителя напряжения. Напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 2 станет равным Upi(jp,y . Положительное напряжение с выхода усили теля 2 формирует через резистор 16 и диод 1 7. наиршбртирующем входе операционного усилителя 1 напряжение, величина которого U-nop.Ji Если теперь величина входного напряжения меньше .2 но больше ( , на выходе операционного усилителя 1 формируется отрицательное напряжение. Транзистор 10 закрывается, лампа 14 загорается (фиг. 2 участок СД), сигнализируя о том, что входной сигнал вошел в зону контроля из зоны, находящейся за ПОР Ч теперь величина входного сигнала изменяется в пределах больше или меньше /j , то гаснет или загорается лампа 14. .При уменьшении входного сигнала до значения, меньше ипоР возвращается в исходное состояние, т. е. обе лампы не горят. В, качестве индикационных элементов могут быть применены оптроны, что обеспечит гальваническую развязку от нагрузки-.

Заявленное техническое решение дает возможность проанализировать моменты колебаний sxoaHbPvi сигналом вокруг эерхнего уровня, что расширяет функциональные возможности устройства.

Формула и 3 о бретения

Амплитудный дифференциальный дискриминатор, содержащий два операционных усилителя, неинвертирующие вкоды которых подключены к входным шинам, а инвертирующие входы через резистивные делители напряжения - к источникам пи тания, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения информации о направлении анализируемого сигнала по отношению к зоне контроля, в не Го введены резисторы, диод, ключевой

элемент, два индикационных элемента и два транзистора, эмиттеры которых подключены к общей шине, базы соответственной - к выходам операционных усилителей, а коллекторы подсоединены через свои цепочки из последовательно соединенных индикационного элемента и

резистора к источнику питания, при этом вход первого индикационного элемента соединен с выходом второго индикационного элемента, а вход второго - с вы- ходсм первого, причем выход второго операционного усилителя подключен через последовательно соединенные резистор и диод к инвертирующему входу первого операционного усилителя и непосредственно к управляющему входу ключевого элемента, подключенного параллельно одному из резисторов резистивного делителя напряжения второго операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N9 568030, кл. От О5 В 1/О1, 7.10.75.

2.Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, М., Энергия, 1967, с. 60.

3.Авторское свидетельство СССР № 481999, кл. Н ОЗ К 5/18, 22.01.74 (прототип).

%Ч-f,

)gr«

tuf0mtt,t Mtfмяг «

Ht tanm ЛИ.

fun

t,n

r ftimt, Ht Ufvm tf