Резервированный источник тока



Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока
Резервированный источник тока

 

H03M1/36 - Кодирование, декодирование или преобразование кода вообще (с использованием гидравлических или пневматических средств F15C 4/00; оптические аналого-цифровые преобразователи G02F 7/00; кодирование, декодирование или преобразование кода, специально предназначенное для особых случаев применения, см. в соответствующих подклассах, например G01D,G01R,G06F,G06T, G09G,G10L,G11B,G11C;H04B, H04L,H04M, H04N; шифрование или дешифрование для тайнописи или других целей, связанных с секретной перепиской, G09C)

Владельцы патента RU 2512890:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" (RU)

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании систем автоматического управления (САУ). Технический результат заключается в осуществлении работы в широком диапазоне температур в полях ионизирующего излучения, резервировании, кодовом управлении выходным током и радиационной стойкости с временем работы при изменении в широком диапазоне температур окружающей среды, возникновении катастрофических и параметрических отказов отдельных элементов источника и при изменении нагрузки в условиях действия ионизирующего излучения. Для этого заявленное изобретение содержит в составе САУ датчики резонансного типа (термосопротивления, потенциометрические датчики обратной связи исполнительных устройств), для снятия информации с которых требуется обтекание их постоянным стабильным током, датчики соединяют, как правило, последовательно, и требуется поддерживать стабильный ток при изменении нагрузки и деградации параметров полупроводников со временем из-за изменения температуры и накоплении дозовых изменений, в результате которых нарушается работа транзисторов и изменяется величина выходного тока. Для этого заявленное устройство содержит три идентичных конвертора входного силового питания в выходной стабильный ток, выходные токи конверторов через блок отключения поступают на блок выравнивания, с выхода которого через балластный эталонный резистор поступают в нагрузку, выходы конверторов подключены также к блоку контроля и управления, подключенными управляющими выходами к блоку отключения и управляющими выходами - к блоку питания для собственных нужд, выходной сигнал поступает на преобразователь напряжения в частоту, выход управления которого через элемент гальванической развязки поступает на модуль управления транзистором-прерывателем. 9 з. п. ф - лы., 8 илл.

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может применяться при создании аппаратуры систем автоматического управления (САУ) объектами ракетно-космической техники (РКТ) и авиации, а также робототехническими комплексами (РТК), предназначенными для ликвидации последствий аварий на объектах атомной промышленности, типа Чернобыльской, тушения пожаров на лесных, нефтяных и газодобывающих промыслах. К таким системам управления предъявляются повышенные требования по надежности работы в экстремальных внешних условиях. К этим условиям относятся механические воздействия (линейные перегрузки, удары и широкополосная вибрация), широкий диапазон изменения температуры окружающей среды (от -60 до +125оС). Кроме того, САУ должны работать в полях ионизирующего излучения космического пространства, атомных энергетических установок и загрязненной местности. Основной частью таких САУ является бортовой управляющий вычислительный комплекс (БУВК), включающий, помимо управляющей ЭВМ, преобразователи «Цифра-аналог» и «Аналог-цифра» информации, принимаемой с датчиков объекта управления и выдаваемой на исполнительные органы объекта.

Для обеспечения работы датчиков, среди которых много датчиков резисторного типа, требуются источники стабильного тока, обеспечивающие обтекание датчиков. К таким датчикам относятся датчики температуры, датчики обратной связи в исполнительных механизмах управления объектом, например, рулевых машинах, соплах ориентации, заслонках двигательной установки и т.п. Напряжение, снимаемое с датчиков, поступает па преобразователи напряжения в код, который используется в БУВК для решения задач управления. Как правило, ток протекает последовательно через несколько датчиков, сопротивление которых непрерывно меняется, а обеспечение стабильности тока является основой точности вычислений и управления объектом.

Задача формирования стабильного тока усложняется экстремальными условиями и действием ионизирующего излучения. Как правило, к БУВК авиационных и ракетно-космических комплексов предъявляется жесткое формальное требование - сохранять работоспособность и точность работы не только при изменении внешней температуры и действии ионизирующего излучения в течение длительного времени, но и при возникновении отказов в блоках и узлах БУВК, в том числе и в преобразователях «цифра - аналог» и «аналог - цифра», а также при деградации параметров комплектующих элементов, вызванной изменением температуры и дозовыми факторами от действия ионизирующего излучения.

Для формирования стабильного тока используют различные решения. Так, например, в хорошо известной книге П. Хоровиц, У. Хилл «Искусство схемотехники», изд. Москва, «МИР» 1998 г. на стр.105 (рис.2.22 и 2.24) приведен источник тока. Однако сами авторы указывают на его недостатки, которыми являются уходы (нестабильность) параметров во времени. Если использовать данное решение в аппаратуре систем автоматического управления, то данный недостаток усугубляется изменением температуры в широком диапазоне и действием ионизирующего излучения. Кроме того, отказ любого элемента в этом источнике приводит к отказу системы в целом. Изменение параметров элементов также приводит к неработоспособности источника.

Лучшими характеристиками обладает приведенный в той же книге на стр.128 (рис.2.43) источник тока, реализованный по схеме «токовое зеркало». Однако для его работы требуется симметричность характеристик пары транзисторов и сохранение ее во времени, что не обеспечивается даже в нормальных условиях при длительной работе, не говоря уже о работе в экстремальных условиях в полях ионизирующего излучения.

Более полно задача формирования стабильно тока решена в цифроаналоговом преобразователе (патент RU №2066924, H03M 1/66, от 20.09 1996).

Устройство содержит преобразователь код-ток, переключатель знакового разряда, группу резисторов, три операционных усилителя и стабильный источник опорного напряжения (ИОН).

Недостатком данного преобразователя при применении в аппаратуре рассматриваемых систем является наличие не обладающего требуемой радиационной стойкостью ИОН, а также проблематичность сохранения параметров операционных усилителей и преобразователя код-ток на основе операционных усилителей при работе в широком диапазоне изменения температуры и в полях ионизирующего излучения.

Кроме того для работы преобразователя требуется высокостабильное питание. Такое питание трудно обеспечить в космическом аппарате при жестких ограничениях на массу и габариты аппаратуры, а в ряде случаев и невозможно. Это связано с тем, что при основном источнике силового питания в виде солнечных батарей с аккумулятором, химическом (например, водородном) источнике энергии или при питании от генераторов с силовым приводом от газовых турбин или атомных энергоустановок получают достаточно мощный источник энергии с нестабильным выходным напряжением. На это напряжение накладываются пульсации от работы коммутационной аппаратуры, а также внешние электромагнитные воздействия. Нестабильность этого питания существенно влияет на стабильность выходного тока. Кроме того, источник тока, реализованный на основе известных решений, проблематично использовать в САУ из-за ограниченной выходной мощности. Источник нельзя подключить непосредственно к нагрузке (датчикам устройств объекта).

Для обеспечения требуемой выходной мощности необходимо включение дополнительных усилителей. Это в свою очередь снижает стабильность тока и надежность САУ, увеличивает массу аппаратуры системы управления в космическом аппарате, где эта характеристика одна из важнейших. Введение в космический аппарат дополнительной аппаратуры затруднительно. Кроме того, введение дополнительных устройств еще более снижает надежность - важнейшую характеристику системы. Источник не отвечает также формальным требованиям к надежности, так как отказ любого элемента или изменение параметров приводит к отказу источника.

В наибольшей степени требованиям САУ соответствует источник стабильного тока с заземленной нагрузкой (патент RU №2009603, H03М 3/156), который может быть взят за прототип.

Источник содержит операционный усилитель с положительными и отрицательными обратными связями, ИОН, группу прецизионных резисторов, фильтр нижних частот и механический переключатель, обеспечивающий подстройку параметров при проверке (настройке) на заводе-изготовителе.

Этому источнику также свойственны отмеченные выше недостатки в части недостаточной параметрической устойчивости операционных усилителей и ИОН при работе в широком диапазоне изменения температуры в полях ионизирующего излучения, а также недостаточной надежности. Наличие подстройки параметров только в процессе изготовления не обеспечивает необходимую точность в основном длительном режиме работы, так как существует «дрейф» параметров усилителей из-за изменения температуры внешней среды и дозовых явлений в полупроводниковых структурах.

Кроме того, наличие механического переключателя цепей делает источник неустойчивым к механическим воздействиям (ударам и вибрациям, характерным для объектов РКТ и РТК).

Для устранения отмеченных недостатков предлагается РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА, далее по тексту просто Источник.

Источник содержит несколько (не менее 2, но оптимально 3) идентичных преобразующих силовое питание в выходной ток конверторов (первый, второй и третий), блок контроля и управления (БКУ), блок отключения (БО) и блок выравнивания (БВ), а связи с выводов конверторов поступают в БКУ. Источник содержит также блок питания для собственных нужд. Выходы конверторов подключены к блоку выравнивания через блок отключения. Силовые и установочные входы конверторов и блока питания являются одноименными входами источника. Выход блока выравнивания является выходом источника, а выходы постоянного и импульсного питания блока питания подключены к соответствующим входам всех компонентов источника (кроме конверторов).

Конвертор включает последовательно соединенные входной фильтр, защитный диод, трансформатор с включенным в первичную обмотку транзистором-прерывателем, выпрямительный диод и выходной фильтр, после которого в разрыв выходной шины установлен измерительный шунт. К измерительным выходам шунта подключен преобразователь напряжения в частоту. Выход этого преобразователя подключен к элементу гальванической развязки, выход которого является частотным выходом конвертора и подключен к входу модуля управления, установочный вход которого является одноименным входом конвертора, а выход подключен к базе транзистора-прерывателя.

Блок контроля и управления содержит первый, второй и третий счетчики конверторных частот, входы которых являются входами блока и соответственно частотными выходами первого второго и третьего конверторов. Блок содержит также четвертый счетчик, к входу которого подключен выход контрольного преобразователя напряжения в частоту. Вход этого преобразователя подключен к выходу аналогового мультиплексора, аналоговые входы и управляющий вход которого являются одноименными входами блока, подключенными соответственно к выходам конверторов и выходу управляющей ЭВМ. Сигнал на аналоговые входы подается через блок гальванической развязки. Выходы первого счетчика подключены к первым входам первого и второго сумматоров. Выход второго счетчика подключен ко второму входу второго и первому входу третьего сумматоров. Выход третьего счетчика подключен ко вторым входам первого и третьего сумматоров. Выход четвертого счетчика подключен к первому входу четвертого сумматора, ко второму входу которого подключен выход регистра кода частоты, вход которого является установочным входом блока и объединен с входом регистра допуска. Выход этого регистра подключен ко вторым входам первой, второй, третьей и четвертой схем сравнения. К первым входам этих схем подключены выходы соответственно первого, второго, третьего и четвертого сумматоров. Выходы каждой из схем сравнения подключены к входам соответствующих им триггеров, соответственно первого, второго, третьего и четвертого. Выходы этих триггеров подключены к входам группы логических элементов, выходы которой являются выходами блока, подключенными к управляющим входам БО через блок гальванической развязки. Кроме того, блок содержит схему тактирования, три выхода которой являются управляющими выходами блока, подключенными к управляющим входам блока питания.

Блок отключения содержит три полевых транзистора, истоки которых являются входами блока, стоки - выходами, а входные управляющие сигналы подключены к затворам соответствующих транзисторов.

Блок выравнивания содержит три идентичных ветви, в каждой из которых последовательно включены резистор и диод. Первые выводы резисторов являются входами схемы, а вторые подключены к анодам соответствующих им диодов, катоды которых объединены и являются выходом схемы.

Блок питания содержит модуль постоянного питания и модуль импульсного питания, подключенные силовыми входами к входной шине силового питания. Их установочный вход, управляющие входы и выходы являются соответственно установочным входом, управляющими входами и выходами постоянного и импульсного питания блока.

Модуль импульсного питания содержит три параллельные цепи, включенные между силовой шиной и выходом. В каждой цепи установлены два последовательно включенных полевых транзистора. Три входных управляющих сигнала разведены таким образом, что каждый сигнал подключен к затворам двух транзисторов, установленных в разных цепях, образуя выборку «2 из 3».

Модуль постоянного питания содержит последовательно включенные входной фильтр, защитный диод, трансформатор с включенным в первичную обмотку ключевым транзистором, выпрямляющий диод после вторичной обмотки и выходной фильтр, выход которого является выходом модуля. К выходу подключена схема преобразования напряжения в частоту, выход которой через развязывающий элемент подключен к частотно-импульсному модулятору (ЧИМ), установочный вход которого является одноименным входом модуля, а выход подключен к базе ключевого транзистора.

Фильтр конвертора состоит из низкочастотных фильтрующих конденсаторов, включенных между плюсовой и минусовой шинами. Обе шины в свою очередь через высокочастотные фильтрующие конденсаторы подключены к шине земли.

Модуль управления конвертора содержит задающий генератор, выход которого поступает на интервальный счетчик. Выходы этого счетчика подключены к входам интервального дешифратора, выход которого подключен к стробирующему входу схемы сравнения. Модуль содержит также n последовательно включенных инверторов, подключенных выходами к входам первого мультиплексора, выход которого является выходом модуля и подключен к входу первого инвертора. Кроме того, модуль содержит счетчик частоты, вход которого является входом модуля, подключенным к выходу элемента гальванической развязки. Выходы этого счетчика подключены к первым входам схемы сравнения, ко вторым входам которой подключены выходы регистра кода частоты, а инкрементный и декрементный выходы схемы сравнения подключены к одноименным входам счетчика кода частоты, подключенного выходами к управляющим входам мультиплексора. При этом установочные входы регистра кода частоты и счетчика кода частоты являются установочным входом модуля управления и конвертора.

Схема тактирования содержит три стабилизированных кварцем генератора импульсов. Выход каждого генератора подключен к входу своего узла фазирования, соответственно первого, второго и третьего. Фазирующий выход каждого из узлов подключен к фазирующим входам двух других узлов и выходу своего формирователя, выходы которых являются выходами схемы.

Узел фазирования содержит логический элемент, первый вход которого является входом узла. Выход элемента подключен к входам динамического счетчика. Выходы счетчика подключены к входам дешифратора. Его выход подключен к запускающему входу триггера останова, выход которого является фазирующим выходом узла и подключен ко второму входу логического элемента и первому входу мажоритарного элемента, ко второму и третьему входам которого подключены выходы триггеров привязки. Входы этих триггеров являются фазирующими входами узла, а их стробирующий вход объединен с первым входом логического элемента. Выход мажоритарного элемента подключен к входу триггера пуска, выход которого подключен к сбрасывающему входу триггера останова.

Динамический счетчик выполнен на динамических триггерах, которые реализованы как транзисторный усилитель, к базе транзистора которого кроме резисторного делителя подключена LC цепь, являющаяся элементом памяти. Индуктивность L содержит две обмотки - рабочую и намотанную, поверх нее компенсационную, концы которой закорочены. Выходные прямой и инверсный сигналы снимаются с эмиттера и коллектора транзистора, которые через свои резисторы подключены соответственно к общей шине и шине питания.

Чертежи состава источника, а также входящих в него компонентов и их блоков, модулей, узлов и триггера приведены на фигурах с 1 по 8.

На фигуре 1 приведен состав источника, где цифрами 1-1, 1-2 и 1-3 обозначены соответственно первый второй и третий конверторы, цифрой 2 обозначен блок контроля и управления, цифрой 3 - блок отключения, цифрой 4 обозначен блок выравнивания и цифрой 5 обозначен блок питания.

На фигуре 2 приведен конвертор, где цифрами 21-1 и 21-2 обозначены соответственно входной и выходной фильтры, цифрой 22 обозначен трансформатор, цифрой 23 - транзистор-прерыватель, цифрой 24 обозначен преобразователь напряжения в частоту, цифрой 25 - элемент гальванической развязки и цифрой 26 обозначен модуль управления.

Схема фильтра приведена на фигуре 2-1. Фильтр конвертора состоит из низкочастотных фильтрующих конденсаторов, включенных между плюсовой и минусовой шинами. Обе шины в свою очередь через высокочастотные фильтрующие конденсаторы подключены к шине земли.

Модуль управления приведен на фигуре 3, где цифрой 30 обозначен стабильный генератор частоты. Цифрой 31 обозначены n инверторов, цифрой 32 обозначен мультиплексор, цифрой 33 - счетчик кода частоты, цифрой 34 обозначен интервальный счетчик, цифрой 35 обозначен интервальный дешифратор, цифрой 36 - схема сравнения, цифрой 37 обозначен регистр кода частоты и цифрой 38 - счетчик частоты.

На фигуре 4 приведен блок контроля и управления, где цифрой 40 обозначен контрольный преобразователь напряжения в частоту, цифрой 41 - аналоговый мультиплексор, цифрами 41-1, 41-2, 41-3 и 41-4 обозначены соответственно первый второй, третий и четвертый счетчики, цифрами 42-1, 42-2, 42-3 и 42-4 обозначены соответственно первый, второй, третий и четвертый сумматоры. Цифрой 43 обозначен регистр кода частоты, цифрой 44 - регистр допуска. Цифрами 45-1, 45-2, 45-3 и 45-4 обозначены соответственно первая, вторая, третья и четвертая схемы сравнения. Цифрами 46-1, 46-2, 46-3 и 46-4 обозначены соответственно первый, второй, третий и четвертый триггеры. Цифрой 47 обозначена группа логических элементов и цифрой 48 обозначена схема тактирования. Цифрами 49-1 и 49-2 обозначены блоки гальванической развязки.

На фигуре 5 приведен блок питания, где цифрами 51 и 52 обозначены соответственно модуль постоянного и модуль импульсного питания.

На фигуре 5-1 приведен модуль импульсного питания.

На фигуре 5-2 приведен модуль постоянного питания, где цифрами 521-1 и 521-2 обозначены соответственно входной и выходной фильтры, цифрой 523 обозначена схема преобразования напряжения в частоту, цифрой 524 - развязывающий элемент, цифрой 525 обозначен частотно-импульсный модулятор (ЧИМ), цифрой 526 - транзистор-прерыватель и цифрой 522 - трансформатор.

Схема фильтра приведена на фигуре 2-1.

На фигуре 6 приведен частотно-импульсный модулятор, где цифрой 610 обозначен кварцевый задающий генератор, цифрой 611 обозначены инверторы, цифрой 612 - второй мультиплексор, цифрой 613 обозначен счетчик кода частоты, цифрой 614 - интервальный счетчик, цифрой 615 обозначен интервальный дешифратор, цифрой 616 - схема сравнения, цифрой 617 обозначен регистр кода частоты и цифрой 618 - счетчик частоты.

На фигуре 6-1 приведена схема тактирования, где цифрами 61-1, 61-2 и 61-3 обозначены соответственно первый, второй и третий стабилизированные задающие генераторы, цифрами 62-1, 62-2 и 62-3 обозначены первый, второй и третий узлы фазирования и цифрами 63-1, 63-2 и 63-3 обозначены соответственно первый, второй и третий буферы.

Узел фазирования изображен на фигуре 7, где цифрой 71 обозначен логический элемент, цифрой 72 - динамический счетчик, цифрой 73 обозначен дешифратор, цифрой 74 - триггер останова, цифрой 75 обозначен триггер пуска, цифрой 76 - триггеры привязки и цифрой 77 обозначен мажоритарный элемент.

Динамический триггер приведен на фигуре 8.

Источник может быть реализован следующим образом.

Все преобразователи напряжения в частоту и схема преобразования напряжения в частоту могут быть реализованы на основе микросхемы ADVFC32 фирмы Analog Devices или ее аналога. В качестве элементов гальванической развязки целесообразно использовать планарный трансформатор или оптрон 249ЛП5, работающий в импульсном режиме и имеющий необходимый уровень радиационной стойкости при работе в импульсном режиме. Цифровая часть блока контроля и управления, модуль управления конвертора и ЧИМ источника постоянного питания, имеющий аналогичную структуру, реализуются в виде БИС на основе базового матричного кристалла серии 5517 или 5515 с дополнительным использованием в блоке контроля и управления БИС серии 1825ВС3 для реализации сумматоров и схем сравнения. Динамический счетчик реализуется на основе динамических триггеров и диодно-резисторной логики.

Динамический триггер реализуется на дискретных элементах (транзисторе типа П16, резисторах и конденсаторах, а его индуктивность выполняется как моточное изделие с двумя обмотками на ферритовом кольце).

Фильтры, как и динамический триггер, реализуются на дискретных элементах (конденсаторах, аттестованных по радиационной стойкости).

Источник работает следующим образом. При появлении внешнего питания в счетчиках и регистрах модуля управления конверторов, ЧИМе источника постоянного питания, и блоке контроля и управления устанавливаются коды, соответствующие номинальному значению частоты переключения транзисторов-прерывателей и, соответственно, выходному току источника и напряжению питания блока питания. Транзисторы-прерыватели, переключаясь с задаваемой частотой, производят «накачку» энергии во вторичную обмотку соответствующих трансформаторов, и на выходе конверторов, блока питания и источника тока в целом появляется выпрямленное и отфильтрованное напряжение, которое в конверторах, пройдя балластные резисторы, превращается в выходной ток, поступающий в нагрузку через блок отключения и блок выравнивания.

При незначительных отклонениях выходного тока одного из конверторов от двух других, например при увеличении, в блоке выравнивания возрастает падение напряжения на резисторе, включенном последовательно с диодом. Диод «подзапирается» и ток снижается. В результате происходит выравнивание (усреднение) токов разных конверторов, что компенсирует небольшие уходы параметров их элементов. При значительном отклонении в любую сторону выходного тока одного из конверторов, вызванном катастрофическим отказом, или существенным параметрическом изменении в элементах конвертора от двух других блок контроля и управления вырабатывает сигнал отключения этого конвертора. Этот сигнал запирает в блоке отключения транзистор, через который выходной ток поступает от данного конвертора в блок выравнивания. Транзистор закрывается и выходной ток неисправного конвертора перестает искажать суммарный выходной ток источника. Это обеспечивает работу в широком диапазоне изменения температур и полях ионизирующего излучения, а также при возникновении одиночных катастрофических отказов в элементах источника.

Задавая коды управления формированием частоты в модуле управления и ЧИМ можно изменять напряжение питания внутреннего источника, выходные токи конверторов и источника в целом.

Схема тактирования включает в свой состав кварцевые задающие генераторы, обладающие хорошей стабильностью, не меняющейся под действием ионизирующего излучения, а трехканальное резервирование с организацией выборки «2 из 3» на полевых транзисторах модуля импульсного питания обеспечивает резервирование и нейтрализацию отказов отдельных блоков (узлов) источника, что повышает его надежность.

Выводы: в предлагаемом источнике питания устранены все недостатки известных решений, так как обеспечена работа в широком диапазоне температур в полях ионизирующего излучения, резервирование, кодовое управление выходным током и радиационная стойкость с сохранением требуемой стабильности выходного тока в течение длительного времени работы при изменении в широком диапазоне температуры окружающей среды, возникновении катастрофических и параметрических отказов отдельных элементов источника и при изменении нагрузки в условиях действия ионизирующего излучения.

1. Резервированный источник тока, отличающийся тем, что содержит три конвертора, силовые входы которых являются силовым входом источника, установочные входы являются установочным входом источника, а выходы конверторов через блок отключения присоединены к входам блока выравнивания, выход которого является выходом источника, при этом источник содержит блок контроля и управления, установочный вход которого является одноименным входом источника, входы подключены к выходам конверторов, а выходы подключены к управляющим входам блока отключения, а три управляющих выхода подключены к управляющим входам блока питания, выходы постоянного и импульсного питания которого подключены к соответствующим входам конверторов и блока контроля и управления, а силовой, установочный и управляющие входы конверторов являются одноименными входами источника.

2. Источник по п.1, отличающийся тем, что конвертор содержит последовательно включенные фильтр, вход которого является входом конвертора и источника, защитный диод, трансформатор с включенным в первичную обмотку транзистором-прерывателем, выпрямительный диод и фильтр нижних частот, выход которого через последовательно включенный в выходную шину балластный эталонный резистор является выходом конвертора, причем выводы этого резистора подключены к входу преобразователя напряжения в частоту, подключенного выходом через элемент гальванической развязки к модулю управления, установочный вход которого является входом конвертора, а выход подключен к входу транзистора-прерывателя.

3. Источник по п.1, отличающийся тем, что блок контроля и управления содержит схему управления, управляющие выходы которой являются выходами блока, первый, второй, третий и четвертый счетчики, причем входы первых трех из них являются частотными входами блока, а вход четвертого подключен к выходу преобразователя напряжения в частоту, вход которого подключен к выходу аналогового мультиплексора, входы и управляющий вход которого являются соответствующими входами блока, при этом выход первого счетчика подключен к первым входам первого и третьего сумматоров, выход второго счетчика подключен ко второму входу первого сумматора, первому входу второго сумматора и второму входу третьего сумматора, а вход четвертого счетчика подключен к выходу контрольного преобразователя напряжения в частоту, подключенного входом к аналоговому мультиплексору, входы которого являются входами блока, выходом - к первому входу четвертого сумматора, ко второму входу которого подключен выход регистра кода тока, вход которого объединен с входом регистра допуска и является установочным входом блока, причем выходы каждого сумматора, первого второго, третьего и четвертого, подключены к первым входам соответственно первой, второй, третьей и четвертой схем сравнения, ко вторым входам которых подключен выход регистра кода допуска, при этом выход каждой из схем сравнения подключен к входу своего, соответственно первого, второго третьего и четвертого триггера, выходы которых подключены к группе логических схем, выходы которых являются выходами блока.

4. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что блок питания содержит модуль импульсного питания и модуль постоянного питания, установочный вход и выходы которого являются соответственно установочным входом и выходами источника, а силовой вход модуля постоянного питания является одноименным входом источника и модуля импульсного питания, три управляющих входа которого являются одноименными входами источника, а выходы модулей являются соответствующими выходами источника.

5. Источник по п.2, отличающийся тем, что фильтр содержит низкочастотные фильтрующие конденсаторы, включенные между плюсовой и минусовой шинами, причем обе шины в свою очередь через высокочастотные фильтрующие конденсаторы подключены к шине земли.

6. Источник по п.3, отличающийся тем, что схема управления содержит три стабилизированных задающих генератора, выход каждого из которых подключен к входу своего узла фазирования, фазирующий выход каждого из которых подключен к фазирующим входам двух других узлов и входу своего буфера, выходы которых являются управляющими выходами схемы.

7. Источник по п.4, отличающийся тем, что модуль импульсного питания содержит три параллельно включенных цепи, в каждой из которых последовательно включены два полевых транзистора, один вывод каждой цепи подключен к силовой шине, вторые выводы объединены между собой и являются выходом модуля, а три управляющих сигнала разведены таким образом, что каждый из них подключен к затворам двух транзисторов, установленных в разных цепях, образуя выборку «2 из 3».

8. Источник по п.6, отличающийся тем, что узел фазирования содержит логический элемент, первый вход которого является входом узла, выход подключен к входу динамического счетчика, выходы которого через дешифратор подключены к запускающему входу триггера останова, выход которого является выходом узла и подключен ко второму входу логического элемента и первому входу мажоритарного элемента, ко второму и третьему входам которого подключены выходы триггеров привязки, входы которых являются фазирующими входами узла, а выход мажоритарного элемента подключен к входу триггера пуска, подключенного выходом к сбрасывающему входу триггера останова.

9. Источник по п.2, отличающийся тем, что модуль управления содержит задающий генератор, подключенный выходом к входу интервального счетчика, выходы которого подключены к входам интервального дешифратора, подключенного выходом к стробирующему входу схемы сравнения, при этом устройство содержит n последовательно включенных инверторов, подключенных выходами к входам первого мультиплексора, выход которого подключен к входу первого инвертора и является выходом модуля, вход которого является входом первого счетчика частоты, подключенного выходами к первым входам первой схемы сравнения, ко вторым входам которой подключены выходы первого регистра кода частоты, а ее инкрементный и декрементный выходы схемы подключены к одноименным входам первого счетчика кода частоты, выходы которого подключены к управляющим входам первого мультиплексора, а установочные входы первого регистра кода частоты и первого счетчика кода частоты являются установочным входом устройства

10. Источник по п.8, отличающийся тем, что динамический счетчик реализован на динамических триггерах, которые выполнены как транзисторный усилитель с резисторами в коллекторной и эмиттерной цепях, выводы которых являются инверсным и прямым выходами триггера, а к базе транзистора помимо резисторного делителя подключена в качестве элемента памяти LC цепь, индуктивность которой содержит две обмотки, рабочую и намотанную поверх нее встречно компенсационную, концы которой закорочены.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроники, а именно к цифроаналоговым преобразователям. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение быстродействия цифроаналогового преобразователя при сохранении точности преобразования за счет формирования двухполярного выходного сигнала.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код.

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для контроля работы аналого-цифровых преобразователей без применения специальных тестовых сигналов.

Изобретение относится к аналого-цифровой измерительной технике для измерения аналогового сигнала. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения аналогового сигнала за счет измерения скорости изменения аналогового сигнала с предварительно установленным пороговым значением.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления в совокупности с арифметическими устройствами, которые реализуют различные арифметические процедуры над минимизированными позиционно-знаковыми структурами аргументов ±[mj]f(+/-)min троичной системой счисления f(+1,0,-1) с последующим преобразованием ее в аргумент аналогового сигнала напряжения ±UЦАПf([mj]) посредством функциональной структуры цифро-аналогового преобразования f1(ЦАП).

Изобретение относится к измерительной технике, автоматике, а также к технике преобразования цифровых величин в аналоговые и может быть использовано при создании высокоточных аналого-цифровых преобразователей и систем контроля параметров изделий электронной техники.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в код.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах управления технологическими процессами, в частности в автоматизированном электроприводе.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в системах автоматизации для прямого и обратного преобразования аналогового сигнала в цифровой код.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах автоматического управления. .

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники и связи. Технический результат заключается в расширении в несколько раз предельного частотного диапазона обрабатываемых входных сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных напряжений от источников ко входам компараторов напряжения. Для этого в отличие от известного быстродействующего аналого-цифрового преобразователя с дифференциальным входом в данном изобретении первый источник входного напряжения соединен со входом первого дополнительного буферного усилителя, выход которого связан с первыми входами каждого из компараторов напряжения через соответствующие корректирующие конденсаторы первой группы, а второй источник входного противофазного напряжения связан со входом второго дополнительного буферного усилителя, выход которого связан со вторыми входами каждого из компараторов напряжения через соответствующие корректирующие конденсаторы второй группы. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к аналого-цифровым преобразователям и может быть использована в устройствах преобразования энергии для силовой электроники. Техническим результатом является повышение быстродействия. Устройство содержит множество блоков хранения информационных сигналов, выполненных с возможностью выборки информационных сигналов с задержкой, равной предопределенному времени, причем информационных сигналов, указывающих мгновенно изменяющееся значение, и сохранения этих выбранных значений одновременно с выборкой каждого из сигналов; блок удаления, выполненный с возможностью удаления максимального значения и минимального значения среди значений, хранящихся в множестве блоков хранения информационных сигналов; блок усреднения, выполненный с возможностью усреднения значений, которые не удалены с помощью блока удаления; и преобразователь, выполненный с возможностью осуществления аналого-цифрового преобразования значения, выводимого из блока усреднения, и выведения преобразованного с помощью АЦ преобразования значения в качестве цифровой информации. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области автоматики и робототехники и может быть использовано в следящих приводах с цифровыми датчиками угла (ЦДУ), работающих в диапазоне углов, больших чем ±180°, в которых задается знак направления движения. Технический результат - возможность формирования знакового разряда, информация о котором сохраняется после снятия напряжения питания и восстанавливается при возобновлении работы. Цифровой датчик угла содержит индукционный датчик угла типа синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ), аналого-цифровой преобразователь сигналов СКВТ в код угла (АЦП ВТ) следящего типа с дополнительными сервисными сигналами НВ (направление вращения) и Fсчет. (импульсы смены единицы младшего разряда), микропроцессорный контроллер (МПК), двоичный реверсивный счетчик с числом разрядов на один старший (знаковый) больше, чем у АЦП ВТ, цифровой компаратор с числом разрядов, равным числу разрядов АЦП ВТ, устройство установки нулевого кода с числом разрядов, равным числу разрядов цифрового компаратора. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике. Техническим результатом является расширение полосы анализа сигналов и возможность проведения анализа в режиме реального времени. Сущность способа заключается в том, что используют обработку исходного сигнала параллельно на нескольких аналого-цифровых преобразователях с различными частотами дискретизации, вычисляют амплитудный спектр по каждой оцифрованной последовательности, далее производят развертку полученных спектров на единую ось частот в зоны Найквиста в порядке, обратном их наложению при дискретизации, выделяют сигналы в спектральной области путем сравнения с заданным порогом амплитудных спектров от каждого АЦП, выбирают спектральные линии от всех АЦП, совпадающих по частотному положению; принятие решения о существовании на этой частоте узкополосного сигнала производят при нахождении линий, совпадающих по положению на частотной оси от всех АЦП. 4 ил.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, а именно к элементам систем цифрового управления, представляющим в виде двоичного кода точную информацию о текущем угловом положении подвижной части объекта регулирования. Технический результат - возможность амплитудного преобразования следящего типа углового положения ротора СКВТ α в выходной двоичный код N с максимальным значением методической погрешности преобразования менее 2 угл.с. Технический результат достигается за счет применения в основном канале простейших функциональных цифроаналоговых преобразователей с базовой функцией вида f(x)=(1+К)x/(l+кx), а в корректирующем канале - формирователя определенного напряжения, используемого в качестве дополнительной составляющей сигнала цепи рассогласования текущих значений угла α и двоичного кода N. 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники и связи. Технический результат: расширение в несколько раз частотного диапазона обрабатываемых сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных напряжений от источников входных напряжений ко входам компараторов напряжения. Для этого предложен сверхбыстродействующий параллельный аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом, который содержит N идентичных по архитектуре секций. Каждая из секций включает компаратор напряжения, первый вход которого соединен с первым источником входного напряжения через первый эталонный резистор, а второй вход компаратора напряжения подключен ко второму источнику входного противофазного напряжения через второй эталонный резистор, причем первый вход компаратора напряжения связан с первым источником опорного тока и первым паразитным конденсатором, второй вход компаратора напряжения связан со вторым источником опорного тока и вторым паразитным конденсатором. Первый источник опорного тока выполнен в виде первого токового зеркала, согласованного с первой шиной источника питания, и первого вспомогательного источника опорного тока, соединенного со входом первого токового зеркала, причем выход первого токового зеркала является выходом первого источника опорного тока, а второй источник входного противофазного напряжения связан со входом первого токового зеркала через первый корректирующий конденсатор. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве входного устройства цифровых вычислительных комплексов для регистрации быстропротекающих электрических процессов. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а именно надежности работы и массогабаритных характеристик. Аналого-цифровой преобразователь содержит n-разрядный приоритетный шифратор, триггер Тг0, схему И И0, n-разрядный регистр, n триггеров Тг1, …, Тгn со схемами И И1, …, Иn, n-разрядный преобразователь код-напряжение, схему сравнения, шину запуска, n аналоговых компараторов напряжения K1, …, Kn, n блоков эталонных напряжений Uэт1, …, Uэтn, n-разрядный демультиплексор и генератор тактовых импульсов. 2 ил.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при разработке быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Технический результат - повышение точности калибровки N-разрядного комбинированного АЦП путем уменьшения погрешности преобразования АЦП за счет снижения влияния рассогласования параметров элементов с помощью калибровки. N-разрядный комбинированный АЦП содержит входной параллельный М-разрядный АЦП1 и М-разрядный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП1), использующие общий последовательный резистивный делитель, источник опорного напряжения Vref, устройство выборки и хранения (УВХ) разностного сигнала входа АЦП и выходного напряжения ЦАП и конвейерный (М-М+1)-разрядный АЦП2. При калибровке вычисляют и загружают в ЦАП2к код калибровки CR, а также коды CSi калибровки каждого сегмента, используемые во время нормальной работы как аддитивные поправки к выходному коду АЦП, при этом за счет единичного коэффициента передачи первого каскада конвейера АЦП2 формируется близкий к нулю сигнал. В АЦП, использующих УВХ и АЦП2 с двойной выборкой, ЦАП2к и источник Vref2 сдвоенные и формируют напряжения Vref2A и Vref2B индивидуально для каждого из двух семплеров А и В. 6 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах обработки аналоговых сигналов и, в частности, в быстродействующих аналого-цифровых преобразователях (АЦП). Технический результат - уменьшение погрешности преобразования АЦП за счет устранения расслоения смещения нуля по семплерам путем введения калибровки смещения нуля индивидуально для каждого семплера. N-разрядный комбинированный АЦП включает входной параллельный М-разрядный АЦП1, М-разрядный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП1), устройство выборки и хранения (УВХ) и конвейерный (N-М+1)-разрядный АЦП2. М-разрядные АЦП1 и ЦАП1 используют общий последовательный резистивный делитель. УВХ с двойной выборкой, состоящее из усилителя и двух семплеров, формирует разностный сигнал входного напряжения АЦП и выходного напряжения ЦАП. Весь аналоговый тракт АЦП выполнен дифференциальным. В АЦП реализована индивидуальная калибровка смещения нуля для разных семплеров, для чего используют два идентичных ЦАПа калибровки и коммутатор, подающий на усилитель УВХ сигнал калибровки, соответствующий семплеру, находящемуся в режиме хранения, от одного из ЦАПов калибровки. При калибровке на вход УВХ подают нулевой дифференциальный сигнал с синфазным уровнем, равным или близким к синфазному уровню входного сигнала. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области аналого-цифровых преобразователей. Техническим результатом является повышение точности и скорости преобразования. Микроконтроллерный АЦП с использованием переходного процесса в RC-цепи содержит первый резистор 1, второй резистор 2, третий резистор 3, четвертый резистор 4, конденсатор 5 и микроконтроллер 6. Сопротивления резисторов 2 и 3 равны. Резистор 1 и конденсатор 5 первыми выводами подключены к первому входу аналогового компаратора (АК) микроконтроллера 6, первые выводы резистора 2 и резистора 3 подключены ко второму входу АК микроконтроллера 6, вторые выводы резисторов 1, 2, 3 и конденсатора 5 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 6, первый вывод резистора 4 подключен к источнику входного напряжения, второй вывод резистора 4 подключен ко второму выводу резистора 3. 1 ил.
Наверх