Устройство для контроля операционных усилителей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, в цепь отрицательной обратной связи которых включен нелинейный элемент - зона нечувствительности , содержащее генератор колебаний и элемент индикации. отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения вьшв-ления отказов операционных усилителей , имеющих сложную передаточную функцию, в него введены последовательно соединенные выпрямитель емкостной фильтр и элемент с гистерезисной характеристикой, а также по числу контролируемых усилителей ограничивающие резисторы и разделительные RC -цепи, причем генератор колебаний выполнен управляемым, его выход через ограничивающие резисторы соединен с входами устройства, к которым через разделительные RC -цепи подключен вход вьтрямителя, -а управляющий вход генератора колебаний подключен к выходу элемента с гистерезисной характеристикой.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) С 05 В 23 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3439424/ 18-24 (22) 26.02.82 (46) 07.05.84. Бюл. № 17 (72) М.Н.Глазов и В.Д.Марголина (53) 621.396(088.8) (56) 1. Анисимов Б.В. и др. Аналоговые вычислительные машины. М., "Высшая школа", 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 868711, кл. С 05 В 23/02, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР № 369576, кл. G 06 С 7/02, 1970 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, в цепь от-. рицательной обратной связи которых включен нелинейный элемент - зона не чувствительности, содержащее генератор колебаний и элемент индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения выяв.ления отказов операционных усилителей, имеющих сложную передаточную функцию, в него введены последовательно соединенные выпрямитель, емкостной фильтр и элемент с гистере- . зисной характеристикой, а также по числу контролируемых усилителей ограничивающие резисторы и разделитель. ные РС -цепи, причем генератор колебаний выполнен управляемым, его выход через ограничивающие резисторы соединен с входами устройства, к которым через разделительные ЙС -цепи подключен вход выпрямителя, .а управляющий вход генератора колебаний подключен к выходу элемента с гистерезисной характеристикой..1 1091

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах автоматического управления различными объектами. Оно может использовать5 ся также в аналоговых вычислительных машинах.

Известны схемы контроля операционных усилителей в аналоговых вычислительных машинах,,в которых контроль осуществляется по зажиганию неоновых ламп, когда выходное напряжение усилителей превышает допустимую величину С13

Недостатком известной схемы контроля является то, что она не позволяет выявлять отказы, при которых выходное напряжение усилителя ниже

:порога зажигания неоновой лампы.

Известно устройство контроля усилителя с моделью, которое позволяет обнаруживать практически любые отказы независимо от уровня напряжения, возникающего на выходе неисправного усилителя (2 .

Недостатком такого устройства контроля является его сложность, в особенности при большом числе контролируемых операционных усилителей со сложными передаточными функциями.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство контроля операционных усилителей, основанное на анализе реакции операционных усилителей на сигналы контроля, формируемые специальным генератором.. 3TO 35 устройство содержит генератор периодических колебаний с прямым и инверсным выходами, сумматор и два пороговых элемента, причем выходы генератора подключены к входам контролируемых усилителей, а выходы усилителейк сумматору, выход которого подклюг чен к двум пороговым элементам. При возникновении неисправности напряжение на выходе сумматора либо равно нулю, либо равно удвоенному напряже- . нию генератора, в то время как при отсутствии отказов выходное напряжение сумматора равно напряжению генератора (33.

50 Однако укаэанное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями. Оно не позволяет осуществлять контроль операционных усилителей при достаточно больших вход- 55 ных сигналах, которые вызывают насыщение усилителей, и выявляет лишь одиночные отказы. Одновременные от126 2 казы, например, двух операционных усилителей, получающих противофазные сигналы контроля, не могут быть обнаружены, так как выходное напряжение сумматора в этом случае остается равным напряжению генератора. Кроме того, при использовании данного устройства для контроля в операционных усилителях с высокоомными входными резисторами возникают значительные погрешности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения выявления отказов операционных усилителей, имеющих сложную передаточную функцию.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для контроля операционных усилителей введены последовательно соединенные выпрямитель, О емкостной фильтр и элемент с гистерезисной характеристикой, а также по числу контролируемых усилителей ограничивающие резисторы и разделительные

RC-цепи, причем генератор колебаний выполнен управляемым, его выход через ограничивающие резисторы соединен с входами устройства, к которым через разделительные R С-цепи подключен вход выпрямителя, а управляющий вход генератора колебаний подключен к выходу элемента с гистерезисной характеристикой.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройство совместно с контролируемыми операционными усилителями.

Устройство 1 контроля содержит уйравляемый генератор 2 колебаний с входом управления 3 и элемент 4 индикации, выполненный, например на светодиоде 5, который подключен к выходу генератора 2 через RC-цепь с конденсатором 6 и резистором 7. В устройство контроля дополнительно введе-, ны последовательно соединенные выпрямитель 8, емкостной 4щчьтр 9, элемент

10 с гистерезисной характеристикой, разделительные RC-цепи 11-13 и ограннчивающие резисторы 14-16. Число ограничивающих резисторов и разделительные RC-цепей равно числу контролируемых усилителей. На чертеже в качестве примера приведена схема устройства контроля для трех операционных усилителей 17-19, причем на выходах усилителей постоянного тока, на которых построены операционные усилители, включены балластные резисторы

3 1091126 а

20-22. В цепи отрицательных обратных ти. Если напряжение на выходе соотсвязей операционных усилителей наря- ветствующего усилителя превысит зону ду с непоказанными на чертеже основ- нечувствительности, то операционный ными элементами, формирующими требуе- Усилитель охватывается дополнительмые передаточные функции, введены ной обратной связью, которая предот.нелинейные элементы с зоной нечувст- вращает его насыщение. Благодаря этовительности 23-25. Входы устройства му сигнал генератора с частотой

26-28 контроля, соединенные через подавляется на выходах операционных разделительные . RC-цепи с выпрямите- Усилителей при любых входных напря-.. лем 8 подключены к выходам операцион- 10 жениях Ч вЂ” V

3 ных усилителей 17-19 и через ограни-, При отсутствии сигнала с частотой чиваннцие резисторы 14-16 соединень1 с, f< на выходах операционных усилитевыходом генератора 2 колебаний, уп- лей элемент 10 с гистерезисной харакравляющий вход которого подключен к, теристикой находится в выключенном выходу элемента 10 с гистерезисной : состоянии и не оказывает влияния на характеристикой. работу генератора 2 контроля. ПозтоПараметры генератора 2 выбираются му генератор работает в колебательном так, что частота колебайий g .находит- Режиме и его выходное напряжение г ся за пределами рабочих частот сиг- вызывает ровное свечение индикатора тупающих на операционные 0 4 (светодиоца 5). . усилители. Поэтому емкости раздели- - Рассмотрим теперь работу схемы при тельных RC-цепей могут быть выбраны неисправностях операционных усилететак, что вход выпрямителя 8 пропус- лей. При отказе любого усилителя накается только напряжение частоты g ° Рушается действие отрицательной обгэ а рабочие сигналы, действующие на Ратной связи в этом усилителе и иап выходах усилителей, не проходят через ряжение генератора 2, поступающее разделительные ЙС-цепи и не воздейст-. на выход этого усилителя не компенсщвуют на устройство контроля. воруется надлежащим сигналом, формируе

Работа схемы происходит следующим мым усилителем. Поэтому на одном as образом.. входов устройства контроля возника30

/ет напряжение с частотой Ег . Это

В исходном состоянии, когда опера- напряжение через соответствующую pas ционные усилители исправны, на их : делительную Й С-цепь проходит через выходах формируются напряжения, опре- выпрямитель 8 и емкостной фильтр 9 деляемые входными сигналами и пере- и поступает на вход элемента 10 с гисдаточными функциями этих усилителей. З5 терезисной характеристикой, вызывая

Напряжение высокой частоты Е„, пос- его включение через время задержки, тупающее от генератора 2 на выходы . определяемой постоянной времени р операционных усилителей через ограни-, фильтра 9. Выходной сигнал элемента чивающие резисторы 14-16, практичес- 10 поступает на управляющий вход 3 ки не искажает полезные (рабочие) сиг.40 генератора 2, в результате чего проналы. Это достигается за счет того, исходит. срыв колебаний и светодиод 5 о что благодаря глубокой отрицательной выключается. Конденсатор фильтра 9 обратной связи операционные усилите- разряжается и через время задержки ли 17-19 подавляют сигнал с частотой С, элемент 10 переходит. в выключенное

f< в (1 + Кр) раз, где К - коэффици- 5 положение, благодаря чему генератор ейт ус 1ления разомкнутого операцион- вновь переходит в режим колебаний., ного усилителя; ф — коэффициент пере- Через время задержки Т2 происходит

:дачи цепи обратной связи, причем, - очередное срабатывание элемента 10 петлевое усиление К р у 1 на частоте и процесс повторяется. Следовательно, Для того, чтобы предотвратить 50 при отказах операционных усилителей сйижение петлевого усиления при выхо.- устройство контроля переходит в реде операционных усилителей в режим .: жим низкочастотных автоколебаний, ограничения, наряду с основныя об- модулированных высокой частотой гене. ратными связями, формирующими требуе-. Ратора У . При этом светодиод дает мые передаточные функции,. в схемах 55 мигающий свет, сигнализируя неисправоперационньм усилителей используются ность операционных усилителей. нелинейные обратные связи с характе- В предлагаемом устройстве выявляристикой типа зона нечувствительнос- ется неисправность не только контро1091126

S V лируемых операционных усилителей, но и самого устройства контроля. Действительно, отказ генератора 2 ведет к исчезновению напряжения с высокой частотой г, вследствие чего светодиод 5 гаснет. То же самое происходит и в случае отказа элемента 10 с гистерезисной характеристикой когда генератор 2 переходит в затор моженный режим. 1О

Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется непрерывный автоматический контроль исправности операцнонйых усилителей, при- 15 чем благодаря введенным элементам и связям обеспечивается возможность выявления отказов операционных усилителей при любых уровнях входных сигналов и без потери точности контролируемых усилителей. В устройстве с помощью одного индикатора выявляются отказы не только контролируемых операпионных усилителей, но и самой схемы контроля. При этом по с характеру свечения индикатора обеспечивается распознавание отказов, Так при исправных операционных усилителях индикатор дает ровный свет при отказе операционных усилителей индикатор работает в режиме мигающего света и, наконец, при отказе самого устройства контроля индикатор гаснет

В результате всего этого достигается расширение функциональных возможностей предлагаемого устройства контроля.

ВЫКИПИ Заказ 3081/43 Тираж 842 Подписное

Филиал ИИП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4