устройство для выделения абсолютных приращений напряжения

Формула изобретения

1. Устройство для выделения абсолютных приращений напряжения, содержащее конденсатор, блок вычитания, коммутатор, последовательно соединенные дифференциатор и двусторонний пороговый элемент, инверсный выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, информационный вход которого объединен со входом дифференциатора и подключен ко входному зажиму устройства, первая обкладка конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, выход блока вычитания является выходом устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно введен повторитель напряжения, вход которого подключен к выходу коммутатора, связанному со второй обкладкой конденсатора, а выход соединен со входом вычитаемого блока вычитания, вход уменьшаемого которого подключен ко входу устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок вычитания содержит операционный усилитель, выход которого является выходом блока вычитания и через резистор обратной связи соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, который через первый входной резистор подключен ко входу вычитаемого блока вычитания, вход уменьшаемого которого через второй входной резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, который соединен с шиной нулевого потенциала через дополнительный резистор.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что повторитель напряжения содержит операционный усилитель, выход которого является выходом повторителя напряжения и соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является входом повторителя напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области информационно-измерительной и аналоговой вычислительной техники, предназначено для определения абсолютных значений приращений напряжения между соседними экстремумами и может использоваться в анализаторе колебаний напряжения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому по функциональным возможностям является устройство для определения приращений напряжения на участках с производной больше заданного уровня [1], содержащее дифференциатор, двусторонний пороговый элемент, два блока вычитания, сумматор, диодно-емкостную запоминающую ячейку с входными цепями заряда и разряда запоминающей емкости.

Недостатками аналога являются:

1) значительная погрешность, вносимая диодами запоминающей ячейки;

2) сложность схемы.

Аналогом предлагаемого изобретения также является устройство для выделения приращений напряжения [2], содержащее инвертор, три блока суммирования, два блока вычитания, пороговый элемент, диоды, запоминающие конденсаторы, резисторы.

Недостатками этого аналога также являются значительная погрешность и сложность схемы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому по числу одинаковых элементов является устройство для определения модуля приращений напряжения [3], содержащее дифференциатор, двусторонний пороговый элемент, два ключа, блок вычитания, две диодно-емкостные запоминающие ячейки соответственно прямой и обратной полярности, два разделительных диода.

Недостатками прототипа являются значительная погрешность, вносимая диодами, и сложность схемы.

Технические задачи, решаемые изобретением, - повышение точности и упрощение устройства.

Указанные технические задачи решаются благодаря тому, что в устройство для определения модуля приращений напряжения, содержащее конденсатор, блок вычитания, коммутатор, последовательно соединенные дифференциатор и двусторонний пороговый элемент, инверсный выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, информационный вход которого объединен с входом дифференциатора и подключен к входному зажиму устройства, первая обкладка конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, выход блока вычитания является выходом устройства, дополнительно введен повторитель напряжения, вход которого подключен к выходу коммутатора, связанному с второй обкладкой конденсатора, а выход соединен с входом вычитаемого блока вычитания, вход уменьшаемого которого подключен к входу устройства.

Блок вычитания содержит операционный усилитель, выход которого является выходом блока вычитания и через резистор обратной связи соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, который через первый входной резистор подключен к входу вычитаемого блока вычитания, вход уменьшаемого которого через второй входной резистор соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, который соединен с шиной нулевого потенциала через дополнительный резистор.

Повторитель напряжения содержит операционный усилитель, выход которого является выходом повторителя напряжения и соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является входом повторителя напряжения.

Существенными отличиями предлагаемого устройства являются введение повторителя напряжения, а также новая организация связей между элементами устройства. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - повышения точности и упрощения устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства, на фиг.2 - схема блока вычитания, на фиг.3 - схема повторителя напряжения, на фиг.4 - графики изменения напряжения на элементах схемы устройства.

Устройство (фиг.1) содержит входной зажим 1, соединенный с входом уменьшаемого блока 2 вычитания (БВ), информационным входом коммутатора 3 и входом дифференциатора 4, выход которого через двусторонний пороговый элемент (ПЭ) 5 соединен с управляющим входом коммутатора 3, выход которого через конденсатор 6 связан с шиной нулевого потенциала, а также соединен с входом повторителя 7 напряжения (ПН), выход которого соединен с входом вычитаемого БВ 2, выход которого является выходом устройства.

Блок 2 вычитания (фиг.2) содержит операционный усилитель (ОУ) 8, выход которого является выходом БВ 2 и через резистор 9 обратной связи соединен с инвертирующим входом ОУ 8, который через первый входной резистор 10 подключен к входу вычитаемого БВ 2, вход уменьшаемого которого через второй входной резистор 11 соединен с неинвертирующим входом ОУ 8, который соединен с шиной нулевого потенциала через дополнительный резистор 12.

Повторитель 7 напряжения (фиг.3) содержит ОУ 13, выход которого является выходом ПН 7 и соединен с инвертирующим входом ОУ 13, неинвертирующий вход которого является входом ПН 7.

Устройство работает следующим образом.

На входной зажим 1 подается напряжение U₁ (см. фиг.4). Это напряжение дифференцируется - на выходе дифференциатора 4 появляется напряжение U₄.

Двусторонний пороговый элемент 5 имеет два опорных напряжения +U_оп и -U_оп, модули которых равны. В случае превышения модулем напряжения U₄ модулей опорных напряжений /+U_оп/ и /-U_оп/ ПЭ 5 срабатывает, вблизи перехода через "ноль" кривой U₄(t) - отпускает. При этом на инверсном выходе ПЭ 5 появляются короткие единичные импульсы (см. фиг.4), открывающие коммутатор 3, через который конденсатор 6 заряжается до уровня входного напряжения U₁ (см. напряжение U₆ на фиг.4).

При сработавшем состоянии ПЭ 5 его выходное напряжение равно нулю, коммутатор 3 закрыт, напряжение на конденсаторе 6 поддерживается постоянным и равным амплитудному значению входного напряжения U₁(t).

На выходе устройства непрерывно выделяется разность напряжений (см. напряжение U₂ на фиг.4)

U₂(t)=U₁(t)-U₆.

Амплитуда импульса выходного напряжения U₂(t) равняется приращению входного напряжения U₁(t) между соседними экстремумами.

Преимуществами предлагаемого устройства по сравнению с известными являются повышение точности и упрощение устройства. Схема устройства реализуется на интегральных микросхемах отечественного производства.

Источники информации

1. А.с. СССР 523418, кл. G 06 G 7/18, 1976.

2. А.с. СССР 758185, кл. G 06 G 7/18, 1980.

3. А.с. СССР 510722, кл. G 06 G 7/18, 1976 (прототип).