Устройство для сравнения напряжений

 

Изобретение относитря к устройствам автоматики и вычислительной техники с аналого-цифровыми преобразователями и может быть использовано для сравнения напряжений на выходах координатных фотоприемников при амплитудных и времяимпульсных методах обработки информации, С целью повышения точности результатов сравнения напряжений и расширения области применения с помощью аналоговых компараторов , логических элементов и одновибраторов с повторным запуском, тактируемых в течение времени сравне- . НИН, на выходах устройства производится выработка группы сигналов. Сочетание данных сигналов позволяет в результате сравнения напряжений определять больший, меньший или равный по амплитуде и по длительности, а также производить оценку величины их разности . В результате за счет получения большей информации о сравниваемых напряжениях имеется возможность сравнивать сигналы с ра:зличной формой напряжения при одновременном повьшгении достоверности результата сравнения. 2 ил. С/) с: СА: ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) (д 4 С 05 В 1/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д8TQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4074678/24-24 (22) 10.06.86 (46) 15. 10.87. Бюл, № 38 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н.Севченко (72) В.ff.Гордеев, Ю.В.Сенатский, Б.Н.Шпилевой и А.К.Якушев (53) 62-.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1024875, кл. G 05 В 1/01, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1149209,- кл. G 05 В 1/01, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к устройствам автоматики и вычислительной техники с аналого-цифровыми преобра" зователями и может быть использовано для сравнения напряжений на выходах координатных фотоприемников при амплитудных и времяимпульсных методах обработки информации. С целью повышения точности результатов сравнения напряжений и расширения области применения с помощью аналоговых компараторов, логических элементов и одновибраторов с повторным запуском, тактируемых в течение времени сравнения, на выходах устройства производится выработка группы сигналов. Сочетание данных сигналов позволяет в результате сравнения напряжений определять больший, меньший или равный по амплитуде и по длительности, а также производить оценку величины их разности. В результате за счет получения ф большей информации о сравниваемых напряжениях имеется возможность сравнивать сигналы с различной формой напряжения при одновременном повьш(енин С„ достоверности результата сравнения.

2 ил °

Изобретение относится к ус.тройствам автоматики и вычислительной техники с аналого-цифровыми преобразователями и может быть использовано для сравнения напряжений на выходах координатных фотоприемников при амплитудных и времяимпульсных методах обработки информации.

Цель изобретения — повышение точности результатов сравнения напряжений и расширение области применения устройства.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 = представлены диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый и второй компараторы 1 и 2, первый 3 и второй 4 источники сравниваемьгх напряжений, источник 5 стробирующего напряжения, первый, второй и третий одновибраторы 6,7 и 8, первый и второй элементы ЗИ-2ИЛИ-НЕ 9 и 10, первый и второй элементы И 11 и 12, первый элемент И-НЕ 13, элемент HE 14, генератор 15 тактовых импульсов, третий компаратор 16, первый, второй и третий переменные резисторы 17, 18 и 19, источник 20 напряжения питания, общую шину 21, четвертый компаратор

22, четвертый одновибратор 23, четвертый переменный резистор 24, второй элемент И-НЕ 25, элемент 2И-ИЛИНЕ 26, первый и второй элементы ЗИ

27 и 28 и источник 29 управляющего сигнала.

Генератор 15 тактовых импульсов состоит из двух однавибраторов 30 и

31. Позициями 32-48 обозначены входывыходы, На выходе источника 20 напряжения питания формируются постоянные напряжения 5Â, 15В и -158.

Устройство может работать в двух режимах: в. режиме без стробирования и в режиме стробирования внешним сигналом.

В режиме без стробирования устройство работает следующим образом, Для задания режима работы без стробирования на выходе источника 29 управляющего сигнала устанавливается напряжение низкого уровня (соответствующее логическому нулю), В исходном состоянии на выходах 42, 43, 4648 устройства имеются напряжения низкого уровня, на инверсных выходах одновибраторов 6, 7, 8 и 23 — напря-жения высокого уровня (соответствующие лог, "1")„ Компараторы 1, 2, 16 и 22 по балансировочным входам при г|омощи резисторов 17, 18, 19 и 24 смещаются до получения на их выходах напряжений низкого уровня (соответствующего лог. "0"), Величина напряжения смещения компараторов одновре10 менно определяет и их пороги срабатывания. При этом инверсные вьгходц компараторов 16 и 22 подключаются к общей шине 21 устройства. Частота следования тактовых импульсов генератора l5 устанавливается максимально возможной для используемых элементов.

Если на выходе источника 29 управляющего сигнала установлен низкий уровень напряжения (лог. "0"), то

20 это (за счет элемента 14 НЕ) приводит к появлению на выходе элемента

26 2И-2ИЛИ-HF также низкого уровня напряжения, которое, поступая на вход внешнего упра.вления (вход R) гегенератором 15 тактовых импульсов, разрешает его работу в режиме непрерывной генерации импульсов.

Когда разница амплитуд входных импульсов, поступающих с выходов источ30 ников 3 и 4 на входы компараторов 1, 2, 16 и 22, превышает порог срабатывания компаратора 16 (или 2), на выходе одного из них появляется напряжение, соответствующее лог. "1". Если сработает компаратор 1, сигнал с его выхода через первую группу входов элемента 9 ЗИ-2ИЛИ-НЕ разрешает поступление тактовых импульсов генератора 15 на запуск первого одновибра40 тора 6, Кроме того, на вход первого одновибратора 6 проходят также импульсы напряжения, выработанные во время переходных процессов в компараторе 1 и совпадающие по времени с так45 товьпги импульсами. Данная последовательность импульсов запускает первый одновибратор 6 при появлении на его входе первог о полноценного логического перепада. Время формирования

50 импуль-QB в одновибраторах 6, 7, 8 и 23 устанавливается равным периоду следования импульсов с выхода генератора 15. Влагодаря этому удлинение времени формирования выходных напряжений по сравнению с длительностью

65 сравниваемых напряжений происходит лишь на величину, равную периоду следования тактовьгх импульсов на выходе генератора 15 и остается неизменным

1 как в случае коротких, так и больших по длительности входных напряжений, При запуске первого одновибратора 6 на его инверсном выходе появляется напряжение низкого уровня, блокирующее первую группу входов элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ lO, à íà его прямом выходе — напряжение высокого уровня, разрешающее прохождение напряжения через вторую группу входов элемента

ЗИ-2ИЛИ-HE 9. После окончания процесса сравнения напряжений в устройстве появляются сопровождающие выбросы, при сравнении которых уже на выходе компаратора 2 вырабатывается напряжение высокого уровня. Поскольку первая группа входов элемента ЗИ-2ИЛИНЕ 10 закрыта (так как блокируется напряжением низкого уровня с инверсного выхода одновибратора 6), то группа тактовых импульсов, количество которых определяется длительностью напряжения на выходе второго компаратора 2, поступает вновь на запуск одновибратора 6. Это приводит к тому, что на выходе 42 устройства за счет использования одновибратора 6 с повторным запуском вырабатывается напряжение высокого уровня в течение

3 л) 167

5

55 времени, определяемом длительностью сравнения напряжений, длительностью выбросов, сопровождающих процесс сравнения, и длительностью формирования импульса одновибратором 6.

I

Таким образом, устраняется информация, получаемая при срабатывании компараторов 1 и 2 от фоновой (шумовой) составляющей напряжений, что предотвращает искажение информации о результате сравнения напряжений. На выходе третьего компаратора 16 и четвертого компаратора 22 напряжение высокого уровня формируется всякий раз, когда появляются напряжения соответственно на выходах источников 3 и 4.

Высокий уровень напряжения с выходов компараторов 16 и 22 открывает элементы И-НЕ 13 и 25 для прохождения тактовых импульсов генератора 15 на запуск одновибраторов 8 и 23, на выходах которых будут вырабатываться сигналы в течение длительности сравниваемых напряжений и времени формирования одновибраторов. Сочетание импульсов высокого и низкого напряжения соответственно с прямых и инверсных выходов одновибраторов 8 и

23 на входах элементов ЗИ 27 и 28 приводит к появлению на выходах 4 / и

48 устройства сигналов высокого уровня, длительность и время появления которых зависит от длительности и формы сравниваемых напряжений. Если, например, напряжение с выхода источника 3 больше по амплитуде и по длительности, чем напряжение с выхода источника 4 (см, фиг, 2), то сигналы высокого уровня, информирующие о большей амплитуде и длительности напряжения с источника 3 выработаются соответственно на выходах 42 и 47 устройства. Причем на выходе 47 устройства будет выработано два сигнала: один по началу сравнения (из-за разной амплитуды и крутизны фронта нарастания напряжений), а второй — по окончании (из-за разной длительности напряжений). Одновременно длительность данных сигналов, зависящая от длительностей, амплитуд и крутизны фронтов сравниваемых напряжений, позволяет делать оценку того, насколько отличаются сравниваемые напряжения по длительности, крутизне фронтов и амплитуде (для сигналов с одинаковой формой напряжения). Таким образом, совокупность сигналов на выходах 42 и 43, 47 и 48 устройства позволяет в результате сравнения напряжений определять не только больший (меньший) из них по амплитуде и IIo длительности, но одновременно производить оценку величины разности их длительностей, крутизны фронтов и амплитуд.

Кроме того, информация, заключенная в длительности сигналов на выводах

47 и 48 устройства, может служить и для оценки временных задержек между сравниваемыми напряжениями, если между ними возможны временные сдвиги.

На прямом выходе третьего одновибратора 8 сигнал высокого уровня формируется каждый раз при срабатывании компаратора 16 от напряжения с выхода источника 4. Однако, до тех пор пока амплитуды напряжений на выходах источников 3 и 4 не равны, напряжение низкого уровня с инверсного выхода одновибратора 6 или 7 (которые появляются при их запуске по сигналам компараторов 1 или 2) через элемент И 11 блокирует поступление сигнала с одновибратора 8 на выход 46 устройства, Как только напряжения на выходах источников 3 и 4 оказываются равными по амплитуде, компараторы 1 и 2 не вырабатывают напряжений б

1 3/ и на инверсных выходах одновибраторов 6 и 7 сохраняются исходные напряжения (т.е . напряжения высокого уровня), благодаря чему и на выходе элемента И 11 будет высокий уровень напряжения, Это разрешает прохождение сигналов высокого уровня с прямого выхода одновибратора 8 через элемент И 12. В результате на выходе

46 устройства появляется напряжение, соответствующее моменту равенства напряжений на выходах источников 3 и

4, Таким образом, при сгавнении сигналов с различной формой напряжения в течение времени сравнения возможно появление сигналов как на выходах

42 или 43 и 47 или 48 устройства (по началу или по окончании напряжений, когда из-за разной формы они имеют на выходах источников 3 и 4 различную амплитуду и длительность), так и на выходе 46 устройства (в момент равенства амплитуд), Совокупность данных сигналов повышает достоверность результата сравнения, поскольку обеспечивает больше информации о сравниваемых напряжениях.

В режиме стробирования внешним напряжением устройство работает следующим образом. Поскольку в результате внешнего стробирования длительность сравниваемых напряжений оказывается одинаковой и определяется длительностью стробирующего сигнала, то в данном случае устройство работает только в режиме сравнения амплит-уд напряжений с выходов источников 3 и 4.

В исходном состоянии на выходе источника 29 управляющего сигнала устанавливается напряжение высокого уров" ня (лог. "1"), а на выходе источника

5 стробирующего сигнала — напряжение низкого уровня ° 3TQ приводит к тому, что на выходе элемента НЕ 14 имеется напряжение низкого уровня, блокирующее прохождение сигналов через элементы ЗИ 27, 28 на выходы 47 и 48 устройства, а на выходе элемента 26

2И-2ИЛИ-НŠ— высокий уровень, блокирующий работу генератора 15 тактовых импульсов, Появление напряжения высокого уровня на выходе источника 5 стробирующего сигнала вызывает формирование на выходе элемента 2И-ИЛИНЕ 26 напряжения низкого уровня, что разрешает выработку тактовых импульсов на выходе генератора 15, количество которых определяется дли5167 тел ы!ост!>ю с тробир ующt . ГО напряжения °

При этом лог. 1 на прямом вь ходе одновибраторов 6, 7, 8 и 23 вырабатывается только в этом случае, если

Л напряжение на выходе соответствующего компаратора 1, 2, 16 и 22 сопровождается появлением тактовых импульсов на выходе генератора 15.

10 формула изобретения

Устройство для сравнения напряжений, содержащее первый и второй ком15 параторы, прямые и инверсные входы которых перекрестно соединены и подключены соответственно к выходам первого и второго источников сравниваемых напряжений, источник стробирующеэО ro напряжения, первый, второй и третий одновибраторы, первый и второй элементы ЗИ-2ИЛИ-НЕ, первый и второй элементы И, первый элемент И-НЕ, элемент НЕ, генератор тактовых импуль28 сов, третий компаратор, первый, второй и третий переменные резисторы, соединенные первыми и вторыми выводами с первыми и вторыми балансировочными входами первого, второго и треЗО тьего компараторов соответственно, выводы подвижного контакта первого, второго и третьего переменных резисторов соединены с первым выходом источника напряжения питания и первыми входами питания первого, второго и

35 третьего компараторов, второй выход источника напряжения соединен с вторыми входами питания первого, второго и третьего компараторов, третьи входы питания которых подключены к третьему выходу источника напряжения питания, четвертые входы питания первого, второго и третьего компараторов соединены с общей шиной устройства и с

45 инверсным входом третьего компаратора, третий вход первого и шестой вход второго элементов ЗИ-2ИЛИ-НЕ подключены к выходу первого компаратора, шестой вход первого и третий вход второго элементов ЗИ-2ИЛИ-HE подключены

ВО к выходу второго компаратора, прямой выход первого одновибратора соединен с пятым входом первого элемен"a ЗИ-2ИЛИ-НЕ и первым выходом уст5 ройства, прямой вьгход второго одновибратора соединен с пятым входом второго элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ и вторым выходом устройства, а инверсные выходы первого и второго одновибраторов

7 1345 связаны соответственно с вторыми входами второго и первого элементов

ЗИ-2ИЛИ-НЕ, прямой вход третьего компаратора подключен к выходу второго источника сравниваемого напряжения, .5 выход третьего компаратора соединен с первым входом первого элемента

И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к первому и четвертому входам первого и второго элементов

ЗИ-2ИЛИ-НЕ, а выход первого элемента

И-НЕ соединен с входом третьего одновибратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности результатов сравнения напряжений и расширения области применения устройства, введены четвертый компаратор, четвертый одновибратор, четвертый переменный резистор, второй элемент И-НЕ, элемент 2И-ИЛИ-НЕ, два элемента ЗИ и источник управляющего сигнала, причем первый и второй выводы четвертого переменного резисто- 5 ра соединены с первым и вторым балансировочными входами четвертого компаратора, а вывод подвижного контактачетвертого переменного резистора связан с первым выходом источника напряжения питания, прямой и инверсный входы четвертого компаратора подключены соответственно к выходу первого источника сравнивающего напряжения и общей шине устройства, а выход соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, первый вход которого сое167 динен с выходом генератора тактовых импульсов, подключенного входом внешнего управления к выходу элемента

2И-2ИЛИ-НЕ, первый вход которого связан с источником стробирующего напряжения, второй вход — с источником управляющего сигнала и входом элемента

НЕ, подключенного выходом к вторым входам первого и второго элементов

ЗИ . третьему и четвертому входам элемента 2И-2ИЛИ-НЕ, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом четвертого одновибратора, инверсные выходы первого и второго одновибраторов подключены к первому и второму входам первого элемента И, связанного выходом с первым входом второго элемента

И, выход которого соединен с третьим выходом устройства, а второй вход второго элемента И подключен к первому входу первого элемента ЗИ и прямому выходу третьего одновибратора, соединенного инверсным выходом е первым входом второго элемента ЗИ, прямой и инверсный выходы четвертого одновибратора соединены соответственно с третьими входами второго и первого элементов ЗИ, выходы которых подключены к четвертому и пятому выходам устройства, первый, второй и третий входы питания четвертого компаратора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами источника напряженияпитания,а четвертый вход питания четвертого компаратора соединен с общейшиной устройства.

1345167

Ьг

Uzo

Уг( ззз

Оз4

"зг

Ьз

Ьг

Ьв

Ьз и40 зЬ

U4Z

04З

1 44

Й5 З4

Составитель Л. Кудрявцев

Редактор А.Долинич Техред Л.Сердюкова

Корректор С,Черни

Заказ 4919/46 Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„ Жт35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4