Устройство для сравнения напряжений Советский патент 1982 года по МПК G05B1/01 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и цифровых измерительных при борах. Известно устройство для сравнения напряжений; состоящее из пороговых элементов и триггеров 1. Недостатком данного устройства яв ляется низкая точность и отсутствие возможности определения знака разности выходных напряжений, т.е..огриниченные функциональные возможности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ус тройство, содержащее блок управления первый выход которого подключен через генератор линейно изменяющегося напряжения к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами устройства 2 Недостатками такого устройства являются низкая помехозащищенность и ограниченные функциональные возмож ности, т .е. отсутствие возможности определения знака разности входных напряжений. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и расширение функциональных возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, . что устройство для сравнения напряжений введены первый и второй триггеры и логический блок переключений, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов/ третий и четвертый входы - с выходами первого и второго триггеров, первые входы которых соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока управления, а вторые входы - соответственно с первым и вторым выходами логического блока переключений. На фиг. 1 приведена функционгшьная схема устройства для сравнения напряжений; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит блок 1 управления; генератор 2 линейноизменяющегося напряжения; первый 3 и второй 4 компараторы, первый и второй элементы И-НЕ 5 и б, первый и второй блоки сравнения 7 и 8 и элемент ИЛИ 9 образуют логический блок 10 переключений; первый и второй триггеры 11 и 12; импульсы и, с выхода блока 1 управЛенин выходное напряжение генератора линейноизменяющегося напряжения Uo; выходные напряжения (сигналы) соответственно первого и второго компараторов и2 и 04 выходные напряжения (импульсы) первого и второго элементов И-НЕ U5 и Ufe; выходные напряжения (импульсы) - первого и второго блоков сравнения напряжения (сигналы) - на первом и втором выходах первого триггера и|, ии ; напряжения (сигналы) - на первом и втором выходах второго триггера и и ; измеряемое напряжение U,.. ; опорное напряжение U ; временные интервалы между импульсом, запускающим генератор линейноизменяющегося напряжения, и передними фронтами сигналов соответственно на выходах пер.вого и второго компараторов Htcn длительности импульсов на выходах соответственно первого и второго блоков сравнения Тд ,и L,, .

Устройство работает следующим образом.

Импульсы и с блока 1 управления поступают на первые установочные входы первого и второго триггеров 11 и 12, устанавливают их в единичное состояние и запускают генератор 2 лиыейноизменяющегося напряжения, напряжение Ji с выхода которого подается на первые входы первого и второго компараторов 3 и 4. На выходе первого компаратора 3 в момент, когда это напряжение достигнет величины измеряемого напряжения , , образуется положительный перепад напряжения. При этом временной интервал между импульсом. Запускающим генератор 2 линейноизменяющего напряжения, и передним фронтом сигнала на выходе первого компаратора 3 пропорционален измеряемому напряжению , . Когда напряжение UQ достигает величины опорного напряжения UQP, на выходе f второго компаратора 4 образуется положительный перепад напряжения Щ. При этом временной интервал Топ между импульсом, запускающим генератор 2 линейноизменяющего напряжения и передним фронтом сигнала U на выходе второго компаратора 4 пропорционален опорному напряжению U.,. В дальнейшем сигналы с выходов первого и второго компараторов 3 и 4 поступают на первый и второй блоки 7 и 8 сравнения логического блока 10 переключений.

В случае,когда измеряемое напряжение и больше опорного напряжения UjD (Uj,, Uo,, ) , работает первый блок 7 сравнения. Причем на его первый вход поступает сигнал Uj с выхода первого компаратора 3 через первый элемент И-НЕ 5, на второй вход сигнал и непосредственно с выхода второго компаратора4. Так как в это время на третьем входе первого блока 7 сравнения присутствует сигнал логической единицы U , снятий с выхода (прямого) первого триггера 11, то на выходе первого блока 7 сравнения образуется импульс и длительностью , который во временной форме несет информацию о разности измеряемого и опорного напржения. Далее полученный импульс U, через элемент ИЛИ 9 поступает на выход устройства и одновременно своим задним фронтом по второму (счетному) выходу первого триггера 11 перебрасывает его в нулевое состояние, тем самым блокируется третий вхог первого блока 7 сравнения, исключая возможность изменения состояния на выходе первого блока 7 сравнения до прихода следующего импульса с блока 1 управления. При этом на другом выходе (инверсном) триггера 11 появляется сигнал логической единицы, что свидетельствует о превышении измеряемым напряжением опорного напряжения Ujjf, . Поступающие на первый и второй входы второго блока 8 сравнения импульсы Ua и Ug соответственно с выходов первого компаратора 3 и второго элемента И-НЕ 6 находятся в противофазе, поэтому состояние на выходе блок 8 сравнения не изменяется.

В случае,когда измеряемое напряжение Un9,M меньше опорного напряжения Up (и,о,м W работает второй блок 8 сравнения. Причем на его первый вход поступает сигнал и полученный с выхода второго компаратора 4 путем инверсии с помощью второго элемента И-НЕ 6, а на второй вход - сигнал и. непосредственно с выхода первого компаратора 3. Так как в это время на третьем входе второго блока 8 сравнения присутствует сигнал логической единицы / СНЯТЕЛЙ с выхода (прямого) второго триггера 12, то на выходе второго блока 8 сравнения образуется импульс Ug длительностью Сдо , содержащий информацию о разности измеряемого напряжения Uy/jn/v и опорного напряжений

Полученный импульс Ug через элемент ИЛИ 9 поступает на выход устройства и одновременно своим задним фронтом перебрасывает в нулевое состояние второй триггер 12, блокируя тем самым вход второго блока 8 сравнения, исключая возможность изменения состояния на выходе второго блока 8 сравнения до прихода следующего импульса с блока 1 управления. В то же время на другом выходе (инверсном) второго триггера 12 появляется сигнал логической единицы, несущий информацию о превышении измеряемого напряжения и,«ц опорным напряжением Ugn . Поступающие на первый и второй входы первого блока 7 сравнения импульсы U5 и 1)4 с выходов второго компаратора 4 и первого элемента И-НЕ соответственно находятся в противофазе, поэтому состояние на выходе этого блока не изменяется.

Использование предлагаемого устройства для сравнения напряжений позволяет повысить помехозащищенность и -расширить функциональные возможности.

Формула изобретения

Устройство для сравнения напряжений, содержащее блок управления, первый выход которого подключен через генератор линейно изменяющегося напряжения к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами устройства, отличающееся тем, что.

с целью повышения помехоэащещенности и расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит первый и второй триггеры и логический блок переключений, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, третий и четвертый входы - с выходами первого и второго триггеров, первые входы которых соединены соответственно со вторым и

o третьим выходами блока управления, а вторые входы - соответственно с первым и вторым выходами логического блока переключений.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

421975, кл. G 05 В 1/01, 10.07.72.

2.Авторское свидетельство СССР

0

№ 405104, кл. G 05 В 1/01, 25.06.72.

Т

f

ujM/J // -

гНГ Г-1 I-I/л

9

i

-..

-41

. /