Устройство для выделения максимального сигнала Советский патент 1982 года по МПК G06G7/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в контрольно-измерительной технике в различных системах автоматического управления.

Известно устройство для выделения канала с максимальным сигналом, содержащее в каждом канале следящий усилитель на двух транзисторах разного типа проводимости. Коллектор первого транзистора каждого усилителя соединен с базой второго транзистора и через нагрузочный резистор подключен к шине отрицательного напряжения питания, к которой также подключен эмиттер второго транзистора. Эмиттеры первых транзисторов всех усилителей соединены между собой и через резистор подключены к шине положительного напряжения питания. Резистор нагрузки в коллекторной цепи второго транзистора каждого усилителя подключен через диод к эмиттеру первого транзистора. Тремя входами устройства являются базы первых транзисторов, а тремя его выходами, - коллекторы вторых транзисторов усилителей 1.

Недостатком этого устройства является то, что оно работоспособно только при одСИГНАЛА

ной полярности входных сигналов и имеет погрешность, обусловленную различием падений напряжения на элементах отдельных усилителей.

5Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для мажоритарной выборки сигналов, содержащее три операционных усилителя, выходы которых соединены через стабилитроны с

10 соответствующими входами мажоритарного блока, выходом подсоединенного к элементу нагрузки и через масштабные резисторы отрицательной обратной связи - к одним входам операционных усилителей. Первый, второй и третий входы устройства через дру5 гие резисторы соединены с другими входами соответственно первого, второго и третьего операционных усилителей. В устройстве резко уменьшена погрешность за счет глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей операционные усилители и другие элементы устройства, кроме того; устройство работоспособно при входных сигналах любой полярности 2.

Однако устройство не обеспечивает выборку максимального по напряжению сигнала, что ограничивает диапазон изменения входных сигналов.

Цель изобретения - расширение диапазона изменения входных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для выделения максимального сигнала, содержащем первый, второй и третий операционные усилители, шесть масштабных резисторов, мажоритарный блоК и элемент нагрузки, один вывод которого подключен к шиненулевого потенциала, а второй вывод подключен к выходу мажоритарного блока, к первым выводам первого, второго и третьего масштабных резисторов и является выходом устройства, вторые выводы первого, второго и третьего масштабных резисторов подключены к инвертирующим входам соответственно первого, второго и третьего операционных усилителей, неинвертирующие входы которых подключены к первым выводам соответственно четвертого, пятого и шестого масштабных резисторов, второй вывод четвертого масштабного резистора является .первым входом устройства, второй вывод пятого масштабного резистора является вторым входом устройства, введены седьмой, восьмой, девятый и десятый масштабные резисторы, первые выВ1,оды седьмого, восьмого и девятого масштабных резисторов подключены к шине нулевого потенциала, а их вторые выводы подключены к неинвертируюш,им входам соответствующих операционных усилителей, первый вывод десятого масштабного резистора подключен к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, второй вывод десятого масштабного резистора подключен к второму выводу четвертого масштабного резистора, а второй вывод шестого масштабного резистора подключен к второму выводу пятого масштабного резистора, выходы первого, второго и третьего операционных усилителей подключены соответственно к первому, второму и третьему входам мажориаторного блока.

Мажоритарный блок содержит девять диодов и четыре токозадающих резистора, аноды первого и шестого диодов объединены и являются первым входом мажориаторного блока, аноды второго и третьего диодов объединены и являются вторым входом мажоритарного блока, аноды четвертого и пятого диодов объединены и являются третьим входом мажориаторного блока, катоды первого, второго и седьмого диодов . объединены и подключены к первому выводу первого токозадающего резистора, катоды третьего, четвертого и восьмого диодов объединены и подключены к первому выводу второго токозадающего резистора, катоды пятого, шестого и девятого диодов объединены и подключены к первому выводу третьего токозадающего резистора, вторые выводы первого, второго и третьего токозадающих резисторов объединены и подключены

К шине отрицательного напряжения питания аноды седьмого, восьмого и девятого диодов объединены и подключены к первому выводу четвертого токозадающего резистора и являются выходом мажоритарного блока, второй вывод четвертого токозадающего резистора подключен к шине положительного напряжения питания.

Такая организация связей входов, устройства с входами операционных усилителей позволяет осуществлять выборку максимального по направлению с.игнала из двух входных сигналов одинаковой полярности или двух синфазных сигналов переменного тока, и обеспечивает расширение диапазона изменения входных сигналов.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для выделения максимального сигнала.

Устройство для выделения максимального сигнала содержит три операционных усилителя (ОУ) 1-3, мажоритарный блок 4, масштабные резисторы 5-14, элемент нагрузки 15. Мажоритарный блок содержит три выборки по максимуму 16-18 ивыборку по минимому 19, образованные соответствующими диодами 20-28 и токозадающими резисторами 29-32.

Устройство для выделения максимального сигнала работает следующим образом.

При поступлении на входы устройства положительных сигналов UBXI выходе ОУ 1 устанавливается положительное напряжение, меньшее чем на выходе ОУ 3 и большее, чем на выходе ОУ 2, что обеспечивается равенством коэффициентов передачи ОУ 1 и ОУ 2 и тем, что коэффициент передачи ОУ 3 больше, чем ОУ 1 и ОУ 2. Это достигается соответствующим выбором величин сопротивлений резисторов 8-14 делителей напряжения. Глубина,отрицательной обратной связи для ОУ 1-3 выбирается одинаковой. Положительное напряжение с выхода ОУ 3 через верхний диод 4 выборки по максимуму 1,8 и нижний диод 23 выборки по максимуму 17 поступает на катоды этих диодов, запирая при этом нижний диод 21 выборнсн и верхний диод 22 выборки 17, поскольку на аноды диодов поступают меньшие по величине положительные напряжения. На катоды диодов 20 и 21 выборки 16 поступит напряжение с выхода ОУ 1, так как напряжение с выхода ОУ 2 меньше и нижний диод 21 выборки 16 заперт.

Таким образом, на катод верхнего диода 26 выборки по минимуму 19 поступает сигнал с выхода ОУ 1, на катоды двух нижних диодов 27 и 28 выборки 19 - сигнал с выхода ОУ 3. На аноды диЪдов выборки 19, а следовательно, и на выход устройства поступает сигнал с катода верхнего диода 26, так как он является меньшим из трех поступивших на входы выборки 19, и два нижних диода 27 и 28 заперты менее положительным сигналом анода по сравнению с сигналом на катоде. Для обеспечения требуемого режима работы устройства напряжение + Опит, выбирается большим, чем максимально возможное положительное напряжение с выходов ОУ1, ОУ2, ОУЗ. При этом мажоритарный блок 4 передает на свой выход напряжение одного из своих трех входов, которое является средним по величине. На выходё мажоритарного блока 4 устанавливается напряжение Usbix , являющееся аналогом максимального входного сигнала (коэффициент передачи К определяется величинами сопротивлений резисторов 8,12 делителей напряжения и резисторов 5-7 отрицательной обратной связи. При поступлении на входы устройства сигналов UBXZ «t 9 ™ выход аналогичным образом поступает сигнал . При поступлении на входы устройства отрицательных сигналов ( }( -axi) на выходе ОУ2 устанавливается отрицательное напряжение по величине меньшее, чем на ОУЗ, и большее, чем на ОУ1. Напряжение с выхода ОУ1, являясь более положительным, проходит на катоды верхнего диода схемь выборки по максимуму 16 и нижнего диода схемы выборки 18, запирая вторые диоды указанных выборок. Сигнал с выхода ОУ2 поступает на катоды диодов схемы выборки 17 через верхний диод выборки, поскольку нижний диод выборки заперт менее положительным сигналом на его диоде с выхода ОУЗ. Для обеспечения требуемого режима . работы устройства напряжение источника (-UnMt) выбирается по величине большим, чем максимально возможное отрицательное напряжение/ с выходов ОУ1, ОУ2, ОУЗ./ Таким образом, на катоды верхнего и .нижнего диодов схемы выборки по минимуму 19 поступает сигнал с выхода ОУ1, на катод среднего диода схемы выборки по минимуму 19 - сигнал с выхода ОУ2. На аноды этих диодов, а следовательно, и на выход устройства, поступает сигнал с катода среднего диода, т. е. с выхода ОУ2, так как он является менее положительным и заперт верхний и нижний диоды схемы выборки 19. Таким образом, на выход устройства поступае-т сигнал - K-Uajfi. Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет выборку максимального по напряжению сигнала из двух входных сигналов одинаковой полярности либо из двух синфазных сигналов переменного тока, что позволяет расширить диапазон изменения входных сигналов и позволяет применить его для надежного резервирования двухканальных устройств автоматики и контрольно-измерительной техники. Формула изобретения 1. Устройство для выделения максимального сигнала, содержащее первый, второй и третий операционные усилители, шесть масштабных резисторов, мажоритарный блок и элемент нагрузки, один вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, а второй вывод подключен к выходу мажоритарного блока, к первым выводам первого, второго и третьего масштабных резисторов и является выходом устройства, вторые выводы первого, второго и третьего масштабных резисторов подключены к инвертирующим входам соответственно первого, второго и третьего операционных усилителей, неинвертирующие входы которых подключены к первым выводам соответственно четвертого, пятого и шестого масштабных резисторов, второй вывод четвертого масштабного резистора является первым входом устройства, второй вывод пятого масштабного резистора является вторым входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона изменения входных сигналов, в него введены седьмой, восьмой, девятый и десятый масштабные резисторы, первые выводы седьмого, восьмого и девятого масштабных резисторов подключены к шине нулевого потенциала, а их вторые выводы подключены к неинвертируюшим входам соответствующих операционных усилителей, первый вывод десятого масштабного резистора подключен к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, второй вывод десятого масштабного резистора подключен к второму выводу четвертого масштабного резистора, а второй вывод шестого масштабного резистора подключен к второму выводу пятого масштабного резистора, выходы первого, второго и третьего операционных усилителей подключены соответственно к первому, второму и третьему входам мажоритарного блока. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мажоритарный блок содержит девять диодов и четыре токозадающих резистора, аноды первого и шестого диодов объединены и являются первым входом мажоритарного блока, аноды второго и третьего диодов объединены и являются вторы м входом мажоритарного блока, аноды четвертого и пятого диодов объединены и являются третьим входом мажоритарного блока, катоды первого, второго и седьмого диодов объединены и подключены к первомувыводу первого токозадающего резистора, катоды третьего, четвертого и восьмого диодов объединены и подключены к. первому выводу второго токозадающего резистора, катоды пятого, шестого и девятого диодов объединены и подключены к первому выводу третьего токозадающего езистора, вторые выводы первого, второго и третьего токозадающих резисторов объединены и подключены

к шине отрицательного напряжения питания, аноды седьмого, восьмого и девятого диодов объединены и подключены к первому выводу четвертого токозадающего резистора и являются выходом мажоритарного блока, второй вывод четвертого токозадающего резистора подключен к шине положительного напряжения питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 293246, кл. G 06 G 1/14, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 430508, кл. Н 03 К 19/23, 1974 (прототип).