Изобретение относится к автоматике и приборостроению и может быть использовано для построения резервированных систем с повышенной надежностью и точностью. Известно резервированное устройство, содержащее диодные мосты, одни диагонали которых через ограничитель ные резисторы присоединены к соотает ствуюц м полярностям выводов общего источника постоянного напряжения, а другие с одной стороны подключены к резервируемым каналам, а с другой объединены в общую точку, соединенную с нагрузкой 1. Недостатком известного устройств является то, что резервирование напряжений входных сигналов отдельных каналов осуществляется Hai сравнивающих пассивных звеньях, предста лянлцих собой нелинейное сопротивление с вольт-амперной характеристит кой с насыщением по току. Резервирование каналов по току через развязывакщие пассивные звень приводит к тому, что крутизна динам ческой выходной характеристики и точность зависят от соотношения внутренних сопротивлений источников сигналов (отдельных резервируемых каналов) и нагрузки потребителя, а также от изменения уровня напряжений входных сигналов. Активный отказ i-ro резервируемого канала вызывает изменение тока в канале до значения установленного тока отсечки (J о ), что приводит к значительному изменению крутизны выходной динамической характеристики устройства и мгновенного значения выходного напряжения сигнала. Наиболее близким по тexничeckoй сущности к предлагаемому является устройство многоканальное резервированное аналоговое, состоящее из N дифференциальных операционных усилителей с коэффициентом передачи К+1, на прямые 1-е входы которых через входные резисторлл поступает входной сигнал с выхода 1-го резервируемого канала, выходы операционных усилителей объединены через балансные резисторы в одну общую выходную точку устройства, соединяемую с нагрузкой и, через N резисторов с инвертирующими входами тех же дифференциальных операционных усилителей, выбор выходного сигнала в устройстве осуществляется по принципу выборочной медианы. Устройство реализует передаточную функцию вида приео 0 -Yrnax ЛРИео 0 , (I) V приСр О где f{&y сигнал на выходе i-го операционного усилителя /у / - максимальное значение напряжения на выходе i-го операционного усилителя 2. Недостатком устройства является то, что при разбросе входных напряж НИИ отдельных каналов в пределах, значительно меньших реально возможного технологического разброса, (N-1) операционных усилителей находятся в насыщении, а выходное напря жение устройства следит за входным напряжением сигнала ненасыщенного операционного усилителя, то есть в линейной зоне всегда работает тольк один операционный усилитель из обще го количества. При активном отказе одного операционного усилителя, уст ройство следит за одним из входных сигналов, но не обязательно за тем же самым, а который выбран устройством до возникновения отказа, и это приводит к скачкообразному изменению уровня выходного напряжения, определяемому уровнем рассогласования напряжений входных сигна лов. Ошибка в значении выходного напряжения определяется конечным значением коэффициента усиления разомкнутого операционного усилителя, нессиметричностыо насыщения опе рационных усилителей, возможностью отказа одного операционного усилите ля и влиянием, нагрузки увеличиваетс с увеличением количества операционных усилителей. Это ограничивает чи ло операционных усилителей, которое может быть использовано в схеме уст ройства. изобретения - повышение точ ности многоканального резервированного аналогового устройства. Лоставленная цель достигается тем, что в каждый канал многоканаль резервированного аналогового устройства, содержащего операционны усилители, выходы которых через раз вязывающие резисторы соединены б вы ходом устройства, соединенным через резисторы обратной связи с инверсными входами операционных уси лителей, введен диодный функциональный преобразователь, первый вход .которого подключен к соответствующему источнику входных сигналов, второй вход - к выходу устройства,- выход - к прямым входам операционных усилителей, а также тем, что каждый диодный функц.АОнальный преобразователь содержит два встречно включенных диода, соединенных одними выводами с общим выводом последовательно соединенных входного и выходного резистроа, а другими выводами - ко второму входу преобразователя. На чертеже представлена принципиальная блок-схема многоканального резервированного аналогового устройства с числом каналов N. Устройство содержит п идентичных каскадов усиления l-l. В состав каждого каскада усиления входит один дифференциальный операйионный усилитель 2, прямой вход которого через первый балансный резистор 3 соединяется с нулевой шиной общего источника постоянного напряжения и, через первый входной резистор 4 объединяется с аналогичными выводами (п-1) каскадов усиления в одну общую точку Jвыход операционного усилителя 2, через соответствующий выходной резистор .объединяется с аналогичными выводами (п-1) операционных усилителей в одну общую выходную точку устройства, подключаемую к нагрузке к, через резистор обратной связи 6 к инверсному входу операционного усилителя 2, который через второй балансный резистор 7 соединяется с нулевой шиной общего источника постоянного напряжения. Выход 8 устройства соединяется с объединенными между собой вторыми входами диодных функциональных преобразователей 9 -Э, первые входы которых через резистор 10 подключены к источникам входных сигналов 11 -HIM f а выходы через резистор 12 объединены между собой и соединяются с общей входной точкой 13 каскадов усиления 1. Общий вывод последовательно соединенных резисторов 10 и 12 подключается к одному общему выводу 14 встречно-включенных диодов 15, другой общий вывод которых соединяется с выходом 8 устройства. Многоканальное резервированное аналоговое устройство работает следующим образом. Устройство осуществляет выбор непрерывного входного сигнала, равного среднему арифметическому из входных сигналов N источников входных сигналов, отличающихся- от выходного напряжения на величину, не превышанвдую заданный порог отсечки CQ. Передаточная функция диодного функционального преобразователя 9 имеет вид, определяемый выражением ПРИ-ЕО Лv(е.о, f2, ПРИ где f (лу) - сигнал на выходе устpoKcTBajу jl - мгновенное значение напряже ния i-го источника входных сигналов; у - среднее арифметическое из величин N входных сигналов; ду - абсолютная разность напряжений между мгновенными зна чениями входного сигнала ре зервируемого i-го канала и выходногоJ - заданный порог отсечки г значение которого определяется неквадратической погрешностью i-го канала. . Сигнал у; от источника 11 поступает на первый вход диодного функционального преобразователя 9 и через резистор 10 сравнивается в точке 14 с выходным сигналом устройства у. Если абсолютная разнОсть между мгновенным значением входного сигнала у и выходного сигнала у не превышает заданный порог отсечки то сигналы резервируемых каналов осредняются в точке 13. Осредненный сигнал усиливается операционными уси лителями 2 и с выхода каждо.го поступает через резистор 5 в общую узловую точку, где вторично осредняется Этот Осредненный сигнал через резистор 6 отрицательной обратной связ поступает на инверсные входы операционных усилителей 2. Общий коэффициент передачи устройства от входа к выходу равен +1 и определяется выбором соотношений резисторов 3,4, 6,7, 10 и 12. Если абсолютная разность между мгновенным значением входного сигнала у 4 и выходного сигнала у превышает заданный порог (), то происходит ограничение мгновенного значения входного тока и с этого момента потенциал в точке 14, а следовательно и в точке 13 не зависит от изменения сигнала у. . Значение заданного порога отсечки ропределяется напряжением отпирания диодов 15 диодного функционально го преобразователя - UHP и соотношением резисторов 3,4, 10 и 12 в соответствии с выражением IP- iu i l «H iHNlRj R4ltn( ot Vnpi (M-. 1,ы-|Цм1 з М1 41-пя,1Ук,г tiNT,o() fiYi I W-1 )lNRi4- NR i-h-Rn ttn где N - количество источников входны сигналов; п - количество операционнь усилителей в устройстве; , l malr максимальное значение входного сигнала i-го источника; |и„ падение напряжения на отк1яатом диоде в диодном функциональном преобразователе, При уменьшении соотношения величины сопротивления резистора 10 относительно резисторов 12, 4 и 3 значание величины заданного порога отсечки уменьшается и стремится к напряжению отпирания диодов 15 - Ur,p. Выравнивание технологического разброса входных сигналов резервируемых каналов информации на дифференциальных входах операционных усилителей осуществляется введением цепей отрицательных обратных связей 6, благодаря чему все п операционных усилителей в равной мере влияют на осредненное выходное напряжение. Активный отказ операционного усилителя перераспределяется между выходными напряжениями исправных операционных усилителей. Применение в устройстве пассивных элементов (резисторов, диодов) и исключение влияния активных отказов операционных усилителей позволило создать безынерционное устройство резервирования кансшов информации,реализующее резервирование любых функциональных зависимостей без искажения их динамических характеристик, Применение в предлагаекюм устройстве выбора входного сигнала по выборочному среднему в отличие от про тотипа, осуществлянвдего реализацию способа межорирования по выборочной медиане, как известно, дает более точную оценку в выборе устройством полезного сигнала резервируемлх каналов. Этот выигрыш в точности, как отношение среднеквадратических ошибок медианы и выборочного среднего , при нормальном и равномерном законе распределения погрешностей м (где N 1) резервируемых каналов .может составлять от 25 до 73%. изобретения 1.Многоканальное резервированное аналоговое устройство, содержащее операционные усилители, выходы которялх через развязывающие резисторы соединены с выходом устройства, соединенным через резисторы обратной связи с инверсными входами операционных усилителей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем в каждый канал введен диодный функциональйый преобразователь, первый вход которого подключен к соответствующему источнику входных сигнаов, второй вход - к выходу устройства, а выход - к прямым входам операционных усилителей. 2,Устройство, по п,1, о т л и чающееся тем, что диодный функциональный преобразователь содержит два встречно включенных диода соединенных одними выводами с общим выводом последовательно соединенных входного и выходного резисторов, а другими выводами - ко второму входу преобразователя.
Источники информации, принятые чо внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР 190664, кл. Н 05 К 10/00, 19,67.
2.Dodqe Transduce г Fai1ures with RAMP. Electronic Design 1968, V 16, № 15, p.70-75 (прототип).
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Многоканальное резервированное аналоговое устройство | 1980 |
|
SU932661A2 |
Многоканальное резервированное аналоговое устройство | 1980 |
|
SU984089A2 |
Многоканальное резервированное аналоговое устройство | 1981 |
|
SU1051751A1 |
Устройство для мажоритарного выбора непрерывных сигналов | 1982 |
|
SU1027826A1 |
Устройство выбора непрерывного сигнала по принципу большинства | 1984 |
|
SU1193800A2 |
Устройство выбора непрерывного сигналапО пРиНципу "бОльшиНСТВА | 1979 |
|
SU801251A1 |
Устройство для допускового контроля напряжений | 1978 |
|
SU924594A1 |
Трехканальное мажоритарное устройство | 1983 |
|
SU1109908A1 |
Аналоговое мажоритарное устройство | 1983 |
|
SU1203697A1 |
Устройство выбора непрерывного сигнала по принципу "большинства | 1982 |
|
SU1051722A1 |
L.. --b-fH
Авторы
Даты
1981-02-23—Публикация
1978-06-08—Подача