Устройство для измерения отношения двух напряжений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее пять нуль-органов, к первым входам четырех из них и второму входу пятого подключены соответственно пять источников напряжения, другие входы нуль-органов объединены, являются первым выходом устройства и подключены к первой обкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого заземлена, и через первьй резистор - к первому выходу первого ключа, вход которого заземлен, причем упомянутый выход устройства подключен к выходу второго ключа, вход которого связан с источником опорного сигнала, второй источник опорного напряжения подключен через второй резистор к входу третьего .ключа, выход которого через интегратор связан с первым входом шестого нуль-органа, а третий источник опорного напряжения через третий резистор подключен к входу четвертого ключа, выход которого связан с ;ГСЛ;-.;...-, . ( J I в.«а л & л«д гггл-к(г;, входом интегратора, а второй вход шестого нуль-органа заземлен, шину Сброс, к которой подключены Rвходы первых шести триггеров, D входы которых соединены с шиной логической единицы, а к входам С которых подключены соответственно по одному источник импульсов Пуск, выходы второго, третьего, четверто го, пятого и первого нуль-органов, пять элементов И и два элемента ИЛИ, причем инверсный выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен-выход четвертого элемента И, к входам которого подключены соответственно прясл мой выход пятого и инверсный выход шестого триггеров, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, к второму входу которого и второму входу третье го элемента И подключен инверсный выход пятого триггера, прямой выход второго триггера соединен с первьм входом второго элемента И, второй 4: вход которого связан с инверсным входом третьего триггера, прямой ;о со выход четвертого триггера соединен с первьм входом третьего элемента И, первый и второй входы пятого элемента И соединены соответственно с прямьми выходами шестого и седьмого триггеров, а выход пятого элемента И связан с вторым входом второго элемента ИЛИ и управляющим входом четвертого ключа, выход первого элемента И соединен с пе1)вым входом второго элемента ИЛИ, а управляющие входы первого и второго ключей свя

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (! I ) А

4(5 ) С 01 R 19/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« °

f

l ъ 2 ва ьэФ гю < л;;. i.k

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3593717/24-21 (22) 19.05.83 (46) 30.03.85. Бюл. У 12 (72) В.Г.Брандорф, В.Л.Котляров и Л.В.Ольшевская (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола и Львовский лесотехнический институт (53) 621.317.6.61(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 494702, кл. G 01 R 19/10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

У 983562, кл. С 01 R 19/10, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОТНОШЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее пять нуль-органов, к первым входам четырех из них и второму входу пятого подключены соответственно пять источников напряжения, другие входы нуль-органов объединены, являются первым выходом устройства и подключены к первой обкладке первого конденсатора,. вторая обкладка которого заземлена, и через первый резистор - к первому выходу первого ключа, вход которого заземлен, причем упомянутый выход устройства подключен к выходу второго ключа, вход которого связан с источником опорного сигнала, второй источник опорного напряжения подключен через второй резистор к входу третьего .ключа, выход которого через интегратор связан с первым входом шестого нуль-органа, а третий источник опорного напряжения через третий резистор подключен к входу четвертого ключа, выход которого связан с входом интегратора, а второй вход шестого нуль-органа заземлен, шину

"Сброс", к которой подключены Rвходы первых шести триггеров, D входы которых соединены с шиной лоФ гической единицы, а к входам С которых подключены соответственно по одному источник импульсов "Пуск", выходы второго, третьего, четверто- го, пятого н первого нуль-органов, пять элементов И и два элемента

ИЛИ, причем инверсный выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход четвертого элемента И, к входам которого подключены соответственно нрямой выход пятого и инверсный выход шестого триггеров, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, к второму входу которого и второму входу третье

ro элемента И подключен инверсный выход пятого триггера, прямой выход второго триггера. соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого связан с инверсным входом третьего триггера, прямой выход четвертого триггера соединен с первым входом третьего элемента

И, первый и второй входы пятого элемента И соединены соответственно с прямыми выходами шестого и седьмого триггеров, а выход пятого элемента И связан с вторым входом второго элемента ИЛИ и управляющим входом четвертого ключа, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а управляющие входы первого и второго ключей свя11 яаны соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, причем Я-вход седьмого триггера связан с выходом шестого нуль-органа, а

5-вход соединен с шиной "Сброс", о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены шестой элемент И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и восьмой триггер, второй конденсатор, четвертый и пятый резисторы, причем выход шестого нульоргана через последовательно соединенные четвертый и пятый резисторы, общая точка которых через второй конденсатор заземлена, подключен к

47991 входу интегратора, а входы шестого элемента И подключены соответственно к инверсному выходу третьего и прямому выходу четвертого триггеров, к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно выходы второго и третьего элементов И, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управляющим входом третьего ключа, выход шестого элемента И подключен к входу С восьмого триггера, D-вход которого соединен с шиной, логической единицы,. R-вход — с шиной "Сброс" устройства, а выход триггера является вторым выходом устройства.

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники и может быть использовано в аналогичных вычислительных машинах, в измерительных приборах, а также в 5 аналого-цифровых преобразователях.

Известно устройство для измерения отношения двух напряжений, содержащее ключи, триггер и измеритель выходной величины (1) .

Недостатком устройства является низкая точность, вызванная тем, что выходная величина является логарифмом отношения двух напряжений.

Наиболее близким к предложенному 15 по технической сущности является устройство для измерения -отношения двух напряжений, содержащее шесть нуль-.органов, четыре ключа, интегратор, семь триггеров, пять элементов 20

И, два элемента ИЛИ, три резистора, один конденсатор (2) .

Недостатком известного устройства является необходимость подачи на определенные входные клеммы большего и меньшего измеряемых напряжений. Причем при изменении их соотношения входные клеммы необходимо коммутировать.

Цель изобретения - расширение 30 функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения отношения большего входного напряжения к меньшему независимо от тоro на какие входы устройства они поданы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения отношения двух напряжений, содержащее пять нуль-органов, к первым входам четырех из них и второму входу .пятого подключены соответственно пять источников напряжений, другие входы нуль-органов объединены, являются первым выходом устройства и подключены к первой обкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого заземлена, и через первый резистор - к первому выходу первого ключа, вход которого заземлен, причем упомянутый выход устройства подключен к выходу второго ключа, вход которого связан с источником опорного сигнала, второй источник спорного напряжения подключен через второй резистор к входу третьего ключа, выход которого через интегратор связан с первьй входом шестого нульоргана, а третий источник опорного напряжения через третий резистор подключен к входу четвертого ключа, выход которого связан с входом интегратора, а второй вход шестого нуль-органа эаземлен, шину "Сброс", к которой подключены R-входы первых шести триггеров, 3 -входы которых соединены .с шиной логической единицы, а к входам С которых подключены

1147991 4 соответственно по одному источник импульсов "Пуск", выходы второго, третьего, четгертого, пятого и первого нуль-органов, пять элементов

И и два элемента ИЛИ, причем инверс- 5 ный выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен вьмод четвертого элемента И, к входаи которого подключены соответствен- 1Р но прямой выход пятого и инверсный выход шесто .о триггеров, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, к второму входу которого и второму 15 входу третьего элемента И подключен инверсный выход пятого триггера, прямой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого связан с 2Р инверсным входом третьего триггера, прямой выход четвертого триггера соединен с первым входом третьего элемента И, первый и второй входы пятого элемента И соединены соответственно с прямыми выходами шестого и седьмого триггеров, а выход пятого элемента И связан с вторым входом второго элемента ИЛИ и управляющим входом четвертого ключа, выход Зр первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а управляющие входы первого и второго ключей связаны соответственно с выходами первого и второго элементов

ИЛИ, причем Я-вход седьмого триггера связан с выходом шестого нуль-органа, а 5 -вход соединен с шиной

"Сброс", введены шестой элемент И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, восьмой 4р триггер, второй конденсатор, четвертый и пятый резисторь1, причем выход шестого нуль-органа через последовательно соединенные четвертый и пятый резисторы, общая точка которьм через второй конденсатор заземлена, подключен к входу интегратора, а входы шестого элемента И подключены соответственно к инверсному выходу третьего и прямому выходу четверто- 5р

ro триггеров, к входам элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно вьмоды второго и третьего элементов И, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управляющим вхо- 55 дом третьего ключа, выход шестого элемента И подключен к С-входу восьмого триггера, З -вход которого ° соединен с шиной логической единицы, R-вход - с шиной "Сброс" устройства, а выход триггера является вторым выходом устройства.

На фиг.1 представлена схема устрой-ства для измерения отношения двух напряжений, на фиг.2 — временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство для измерения отношения двух напряжений (фиг.1) содержит нуль-органы 1-5, ключи 6-9, ре,зисторы 10- 14, конденсаторы 15 и 16, триггеры 17-23, элементы И 24-29, элементы ИЛИ 30 и 31, триггер 32, нуль-орган 33, интегратор 34, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35, источники напряжения 36-43.

К первым входам нуль-органов 1-4 и второму входу нуль-органа 5 подключены соответственно источники напряжении 36 40(Uîã Д вхгi U вк фоi, Ua) .цругие входы нуль-органов 1-5 объединены и подключены к Pg-цепочке, состоящей из резистора 10 и конденсатора

15, которая через ключ б подключена к источнику 41 опорного напряжения (U 40) ° Резистор 10 через ключ 7 и вторая обкладка конденсатора 15 заземлены.

К входу интегратора 34 подключен через резистор 11 и ключ 8 источник

42 отрицательного опорного напряжения (- Up), через резистор 12 и ключ

9 — источник 43: положительного опорного напряжения (+00), через последовательно соединенные резисторы 13 и 14 — выход нуль-органа 33, к первому входу которого подключен вью ход интегратора 34, а второй выход заземлен. Точка соединения резисторов 13 и 14 через конденсатор 16 заземлена. К Ц-входам триггеров 1722, 32 подключен источник импульсов

"Сброс". К С-входам триггеров 17-22 подключены соответственные источник импульсов "Пуск", выходы нуль-органов

4,3,2,1 и 5.

К 5 -входу триггера 23 подключена шина "Сброс". K входу триггера 23 подключен выход нуль-органа 33. К

2-входам триггеров 17-22 и 32 подключен источник логической "1". Первый выход триггера 17 и выход элемента

И 28 соединены с входами элемента

ИЛИ 30. Второй выход триггера 17 и первый выход триггера 21 соединены с входами элемента И 24. Второй вы1147991

1О ход триггера 18 и первый выход триггера 19 соединены с входами элемента И 25. К входам элемента И 26 подключены первый выход триггера 19 и второй выход триггера 20, который подключен также к первому входу элемента И 27, к второму входу которого подключен первый выход триггера 21.

К входам элемента И 28 подключены второй выход триггера 21 и первый выход триггера 22. К входам элемента И 29 подключены второи выход триггера 22 и первый выход триггера

23. K входам элемента ИЛИ 31 подключены выходы элементов И 24 и 29. К входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35 подключены выходы элементов И 25 н

27. К С-входу триггера 32 подключен выход элемента И 26. Выходы элементов ИЛИ 30 и 31, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 21»

ИЛИ 35 и элемента И 29 соединены со-. ответственно с управляющими входами ключей 6-9. Выход RC-цепочки является выходом устройства, определяющим отношение двух напряжений, выход триггера 32 является дополнительным выходом, определяющим, какое входное напряжение больше, на выходе 1 или входе 2, т.е. отношение каких напряжений измеряется, первого к второму или второго к первому.

На фиг. 2 а представлены два цикла экспоненциально падающего опорного напряжения (напряжение на конденсаторе 15); на фиг.2 б — напряже- 35 ние иа выходе интегратора 34 (процесс измерения и отсчета времени).

Устройство для измерения отношения двух напряжений работает следующим образом (рассмотрим случай, 40 ко"да "вк, Щ

Опорное напряжение О! больше, чем опорное напряжение Ц, которое, в свою очередь, больше максимального входного напряжения. Опор- 4З ное напряжение Ц меньше минимального входного напряжения.

С приходом импульса "Сброс" триггеры 17-22 и 32 устанавливаются в "0", а триггер 23 - в "1", в ре- Ж зультате. чего на выходе элемента

ИЛИ 30 — "1", на выходах элементов

31, 35 и 29 — "0", ключ 6 замыкается вследствие чего конденсатор 15 заряжается до уровня 0д t 4 U . Клю- 55 чи 7-9 размыкаются, на выходе интегратора 34 поддерживается уровень, близкий к нулю. Длительность импуль- са "Сброс" больше времени заряда конденсатора 15 через ключ 6 от нуля до уровня Ц 4Ц, поэтому за вре« мя заряда конденсатора 15 триггеры

17-22 и 32 удерживаются импульсом

"Сброс" в нулевом состоянии.

С приходом импульса "Пуск" на выходе элемента 30 возникает "0", а на выходе элемента 31 - "1", в результате чего конденсатор 15 начинает разряжаться. При достижении экспоненциально падающим напряжением уровня tl+ по положительному перепаду на выходе нуль-органа 4 взводится триггер 18, на выходе элемента

35 появляется "1" и ключ 8 замыкается. При этом напряжение на выходе интегратора 34 линейно нарастает.

При достижении экспоненциально,падающим опорным напряжением уровня

Ц „ (момент 4g, фиг.2) "1" на выходе элемента 35 исчезает, ключ 8 размыкается и заряд конденсатора интегратора 34 прекращается.. При достижении экспоненциально падающим напряжением уровня (j „(момент t, фиг.2) появ Мд ляется положительный перепад на выходе нуль-органа 2,. при этом на выходе элемента 35 вновь появляется !! II которая замыкает ключ 8, в рез ультате чего конденсатор интегратора 34 вновь начинает линейно з ар яжать ся (фиг . 2 б) . При достижении э кспонен циально падающим опорным напряжением уровня Ц (момент ! 2 фиг.2) на выходе элемента 30 появляется "1", на выходах элементов .31 и 35 — "0". В результате этого замыкается ключ 6, размыкается ключ

7, экспоненциально падающее опорное напряжение приводится к уровню

00, т.е. конденсатор 15 начинает заряжаться от источника напряжения

Ц + ь Ц (фиг.2 .а) . Кроме того, ключ

8 раз!!ыкается, и заряд конденсатора интегратора 34 прекращается (фиг.2 б)

При достижении напряжением на конденсаторе 15 уровня Ц положительО ный перепад появляется на выходе нуль-органа 5 (момент 4у фиг.2 а).

При этом на выходе элемента 30 появляется 0, на выходе элементов !! !!

3 1 и 29 — " 1 " . В результате этого ключ 6 размыкается, ключи 7 и 9 з амыкаются . При этом конденсатор 1 5 начинает разряжаться по экспоненциальному закону с той .же постоянной времени, налряжение на выходе инте1147991 получают

1, 30 (3) звп 0

SXq гратора начинает линейно уменьшаться и в момент (фиг.2 б) достигает нулевого уровня. При этом на выходе нуль-органа за счет цепочки резисторов 13 и 14 и конденсатора 16 напряжение успевает зайти в область отрицательных значений, переключив по 3-входу триггер 23 в состояние

"О", что вызывает появление нулей на выходах элементов 31 и 29, в ре- 10 зультате чего ключи 7 и 9 размыкаются. В этот момент (момент 4 фиг.2 б) по значению напряжения на конденсаторе 15 (выход устройства) судят об отношении двух напряжений 08», и 0ух . 15

Определяют значение выходного на- пряжения - ь- (1)

"вшх о е > где - — время уменьшения напряже-20

Ч ния на выходе интегратора 34.

Учитывая, что

"о, „"Эх 1 .4 " " 0 ) (2) 25

5 12 Г02 ех1 где I 1 — соответственно токи заряда и разряда интегратора 34, rpe ох — постоянный коэффици "о о, ент.

Таким образом, выходное напряжение устройства пропорционально отношению двух напряжений ЗВх, и 0 В%у .

В случае когда U 6х! ц хх 2 при pas ряде конденсатора 15 сначала положительный перепад появляется на выходе нуль-органа 2, а затем нуль-органа

3. Однако временная диаграмма выходного напряжения элемента 35 при этом не изменяется, работа интегратора

34 происходит одинаково, а устройство обеспечивает возможность измерения отношения двух напряжений независимо от того, какое из них больше, "gy или " ах °

Второй выход устройства служит для указания на то, какое из выходных напряжений бопьше. В случае, когда О р,>Им сигнал на этом выходе равен "О", а когдаЦ с0@, на нем поэх, вход .является "1".

Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, так как позволяет измерять отношение двух напряжений независимо. от того, на какой вход подано большее, а на какой меньшее напряжение.

1147991

1147991

Р

Vo

Ъ

Uigl (E9xg)

Qxg ак1у

Er08

tf tz tj 4.

Фиг. Я

Составитель В.Савинов

Редактор Л,Веселовская Техред О.Ващишина Корректор С.Векмар

Заказ 1570/37 Тирак 748 Поднисное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. У кгород, ул. Проектная, 4