Трехканальный мажоритарный элемент Советский патент 1981 года по МПК G06F11/18 

(54) ТРЕХКАНАЛЬНЫЙ МАЖОРИТАРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

1

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано в резервированных системах управления.

Известно резервированное аналоговое устройство, содержаплее три канала, каждый из которых содержит диффренциальный усилитель, охваченный отрицательной обратной связью через резистор и положительной обратной связью через пороговый элемент, выполненный на стабилитронах, включенных встречно, и резисторах. Выход диффренциального усилителя подключен ко входу оконечного усилителя, а все устройство охвачено отрицательной обратной связью 1.

Недостатком известного устройства является то, что при неисправности одного канала на выходе устройства присутствует максимальный релейный сигнал, что вызывает выход из строя устройства при одной неиспрабности. Кроме того, даже при отключении неисправного канала ток на выходе устройства изменяется на одну треть, а диапазон выходных сигналов ограничен напряжением стабилитронов, применение которых в цепях обратной, связи усилителя вызывает большие разбросы и погрешности допустимого отклонения выводного сигнала, что значительно снижает точность линейности и в целом надежность устройства.

Наиболее близкое по технической сущности устройство, содержащее в каждом канале операционный усилитель, первый вход которого подключен к исто,чнику входного сигнала, а второй вход - к выходу мажоритарного элемента, мажоритарный блок дискретных сигналов, входы которого через стабилитрон соединены с. выходами операционных усилителей, а выход подключен к элементу нагрузки. Это устройство по сравнению с предыдущим позволяет в незначительной мере увеличить диапазон линейности и точность,устранить присутствие релейного сигнала при отказе 2.

Однако известное устройство имеет огра;;| ниченный диапазон линейности, недостаточные точность и надежность.

Цель изобретения - повыщение надежности и улучшение точностных характеристик мажоритарного элемента.

Поставленная цель достигается тем, что в трехканальный мажоритарный элемент.

содержащий по каждому каналу операционный усилитель, вход которого соединен с общей точкой, двух последовательно включенных резисторов, один из которых подключен к. входной щине, а другой - к элементу нагрузки, мажоритарный блок отрицательной полярности, содержащий щесть «лючевых элементов, выполненных на транзисторах типа п-р-п-соединенных последовательно-попарно, в каждом ключевом элементе база транзистора подключена к общей точке резистивного делителя, состоящего из двух резисторов, один из которых соединен с эмиттером, а другой - с выходом операционного усилителя, причем выход первого операционного усилителя подключен к входам третьего и щестого ключевого элемента, выход второго операционного усилителя-к входам первого и четвертого ключевых элементов, выход третьего операционного усилителя к входам второго и пятого элементов, коллекторы транзисторов второго четвертого и щестого ключевых элементов через резисторы подключены к источнику питания, эмиттеры транзисторов первого, третьего и пятого ключевых элементов подключейы к общей щине через два последовательно соединенных резистора, общая точка которых соединена с резисторами, подключенными ко входам операционных усилителей, дополнительно введен положительный мажоритарлый блок, выполненный на транзисторах типа р-п-р, аналогичный отрицательному мажоритарному блоку.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Трехканальный мажоритарный элемент содержит Б каждом канале операционные усилители , мажоритарный блок 4 положительной полярности, в состав котЬрого входят щесть элементов соответственно 5- 10 и мажоритарный блок 11 отрицательной полярности, в состав которого также входят щесть ключевых элементов соответственно 12-17, входные рфисторы 18-20, соединенные со входами -бперационных усилителей 1-3 выходы которых подключены поканально к входам соответствующих ключевых элементов. Все ключевые элементы 5-10 и 12- 17 соединены последовательно-поп но, а точка соединения ключевых элементов 6, 8, 10, 13, 15 и 17 через нагрузку 21 подключена к масщтабному резистору 22 и через резисторы 23-25 обратной связи ко входам операционных усилителей 1-3 соответствующих каналов.

Устройство работает следующим образом.

После подачи питающих напряжений схема выделяет средний по величине из трех входных сигналов.

Предположим, что на входах одерационных усилителей и 2 присутствует нулевой входной сигнал Ujx, w О, а на входе третьего операционного усилителя 3 максимальный положительный сигнал. В этом

случае потенциалы в схеме устанавливаются таким образом, что суммарный ток через нагрузку 21 равен нулю. При отработке нулевого входного сигнала в этом случае участвуют как ключевые элементы 5-10 мажоритарного блока 4 положительной полярности, так и ключевые элементы 12-17 мажоритарного блока 11 отрицательной полярности, взаимно-компенсирующие действие токов утеч1 и транзисторов, входящих в соетав схемь, доводя их при помощи масщтабного резистора. резисторов 18-20 обратной связи практически до нуля.

Аналогично схема работает при всех возможных комбинациях нулевых сигналов UW|, Uexj и UeXj на входах. Во всех случаях схема практически не потребляет мощности от источников питания ( + Е, -Е).

В случае различных величин сигналов при входах устройства Ug, Uвx. , например , UgXi и,. ключевые элементы соответствующего мажоритарного блока, управляемые операционным усилителем 1 открываются, а ключевые элементы, управляемые операционным усилителем 3, закрывается, и через нагрузку 21 протекает средний ток, определяемый напряжением

операционного усилителя 2.

Выбор соответствующего коэффициента передачи устройства обеспечивается масщтабным резистором 22, резисторами 23- 25 обратной, связи и входными резисторами 18-20.

Таким образом, по сравнению с известным устройством, введение в схему второго мажоритарного блока положительной полярности, включение нагрузки в эмиттерную цепь и введение масщтабного резистора

обеспечивает уменьщение уходов нуля, увеличение чувствительности и, точности, а также расщирение диапазона линейности.

Формула изобретения

Трехканальный мажоритарный элемент, содержащий по каждому каналу операционный усилитель, вход которого соединен с общей точкой двух последовательно вклю. ченных резисторов, один из которых подключен к входной щине, а другой - к элементу нагрузки, мажоритарный блок отрицательной полярности, содержащий щесть ключевых элементов, выполненных на транзисторах типа п-р-п и соединенных после

0 довательно-попарно, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности и улучщения точностных характерисхик, в каждом ключевом элементе база транзистора подключена к общей точке резистивного делителя, состоящего из двух резисторов, один из которых соединен с эмиттером, а другой с выходом операционного усилителя, причем выход первого операционного усилителя подключен к входам третьего и щестого ключе