Трехканальное резервированное аналоговое устройство Советский патент 1982 года по МПК G05B23/02 H05K10/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено для построения систем повышенной надежности. Известно резервированное аналоговое устройство, содержащее по каждому каналу операционный усилитель, в котором для повышения точности работы и снижения влияния внутреннего сопротивления источников сигналов и сопротивления нагрузки резисторы в цепях обратной связи операционных усилителей присоединены вторыми выводами к выходу диодно-.резистивной схемы выбора и к выходу устройства 1 . . Недостатками устройства являются малый.диапазон линейного выходного напряжения (Ugbixmai O, 3 ) и большая погрешность при наличии одной неисг авности (неисправности типа короткого замыкания или обрыва одно го из выходных диодов приводят к .по явлению погрешности более 100%). Известно также устройство для вы деления срединного значения, содержащее (2п+1) параллельных каналов, каждый из которых состоит из последователь но соединенных входного мас штабного резистора, усилителя и огр ничителя тока, выход которого подключен к выходу устройства и через масштабный резистор обратной связи соединен со входом усилителя. Повышение быстродействия и расширение полосы рабочих частот в нем достигнуто за счет введения в каждый канал сглаживающих конденсаторов, включенных параллельно ограничителю тока 2. Недостатки устройства - малый диапазон линейного выходного напряжения (Ueb,xmax-0 2 U „„т ) и значительная погрешность коэффициента передачи устройства, так как погрешность коэффициента передачи операционного уси- ; лителя прямо пропорциональна приведенному к его неинвертирующему входу коэф- фициента передачи. В устройстве только часть (Jf, i 4 вых) выходного тока операционного усилителя, работающего в линейном режиме, поступает на нагрузку, а большая его часть ответвляется через ограничитель тока на один из операционных усилителей, работающих в режиме насыщения (имеющего выходное напряжение другой, полярности). Это приводит к увеличению коэффициента передачи операционного усилителя и возрастанию погрешности коэффициента передачи. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является резервированное анашоговое устройст во, содержс1щее в каждом канале опер ционный усилитель,первый вход которог подключен к источнику входного сигнал а второй вход - к выходу устройства, выходы операционных усилителей через ограничивающие резисторы подсоединены к нагрузке 3 Однако известному устройству при сущи недостатки предыдущего устройств Цель изобретения - повышение точ ности работы и расширение функциональных возможностей устройства, в частности диапазона линейного выход ного напряжения. Поставленная цель достигается тем что в трехканальное резервированное аналоговое устройство, содержащее в каждом канале операционный усилитель, первый вход которого подклю чен к источнику входного сигнала, а второй вход - к выходу устройства, введены три ограничительных резистора и три диодных моста, в каждом из которых точки соединения катода одного диода с анодом другого диода в одном плече подключены к выходу соответствующего операционного усил теля, а в другом плече - к выходу устройства, точки соединения двух анодов диодов одного моста через соответствующий ограничительный резистор подсоединены к точкам соедин ния двух катодов диодов другого моста На чертеже приведена схема трехканального резервированного аналогового устройства. Устройство содержит операционные усилители 1-3 с резисторами 4-9, диоды 10-21, ограничительные резисторы 22-24, резисторы 25-27 и элеме 28 нагрузки, диоды 10-21 образуют три диодных моста 29-31. Устройство работает следукидим об разом.1 Устройство выделяет срединный по величине из трех сигналов, т.е. Uьы - Подаваемые на входы устройства сигналы поступают через резисторы 4 на операционные усилители 1-3, усиливаются ими и поступают на соответствующие входы пассивной схемы выбора, содержащей мосты 29-31, сре динйное из трех значений напряжений через два и3i диодов 10-21 и один из ограничительных резисторов поступает на выход устройства. Рассмотрим случай, когда ROC а RBX :Квх КбхаИ на вход подается сигнал положительной полярности. Вследствие того, что обратная связь на операционные усилители подается с общей выходной точки, на выходе операционного усилителя 1 устанавливается максимальное отрицательное напряжение, так как на его входе действует результирующее положительное напряжение. На выходе операционного усилите-, ля 3 устанавливается максимальное положительное напряжение, так как на его входе действует результирующее отрицательное напряжение. На выходе операционного усилителя 2 устанавливается отрицательное напряжение, которое через диод 14, ограничительный резистор 22 и диод 13 подается на выход устройства. Таким образом, канал со срединным значением коэффициента передачи дает на выходе соответствующее напряжение, в то время как два других канала находятся в насыщении Сна выходе операционного усилителя в одном канале максимальное положительное напряжение, а на выходе другого - максимальное отрицательное напряжение). При наличии неисправности (в зависимости от характера неисправности) может изменяться состояние каналов и срединное значение может выделить другой канал. В результате любая неисправность не оказывает на выходную характеристику существенного влияния. Б предлагаемом устройстве с помощью диодов 10, 14, 18, 13, 17 и 21 при положительной полярности выходного сигнала и диодов 11, 15, 19, 12, 16 и 20 при отрицательной полярности выходного сигнала производится развязка по выходу операционного усилителя, работающего в линейном режиме, от операционных усилителей, работакнцих в режиме насыщения. Это позволяет не только повысить точность работы устройства, но и существенно увеличить диапазон линейного выходного напряжения (Uebtx тех - 0, 7 )-. Технико-экономический эффект от применения изобретения состоит в повышении точности работы и расширении функциональных возможностей устройства. Применение предлагаемого устройства позволяет более экономичньш и надежным способом по сравнению с аналогичными схемами с использованием транзисторов на выходах операционных усилителей получить необходимое выходное напряжение. Формула изобретения Трехканальное резервированное аналоговое устройство, содержащее в каждом канале операционный усилитель, первый вход которого подключен к источнику входного сигнала, а второй

вход - к выходу устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы и расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит три ограничительных резистора и три диодных моста, в каждом из которых точки соединения катода одного диода с анодом другого диода в однсм плече подключены к выходу соответствующего операционного усилителя, а в другом плече - к выходу уст. О ройства, точки соединения двух анодов диодов одного моста через соответст-j

вующий ограничительный резистор под соединены к точкам соединения двух катодов диодов другого моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 350009, кл. G 06 G 7/14, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 702381, кл. G 06 G 7/12, 1978.

3.Патент ФРГ 2407421,

кл. Н 05 К 10/00, опублик. 1976 (прототип).