Нуль-орган

 

чз М

О П- И C A Й- И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (())7О5664

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Донолиительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.10.77 (21) 2530008/18 — 21 (51)М. Кл.

Н 03 К 5/20

6 05 В 1/01 с присоединением заявки 1)Й

Ьеудеретввнный кемитвт

СССР пе ae!!aii изебретеиий н еткрытие (23) Приоритет

Опубликовано 25,12.79 Бюллетень )ф 47 (53) УДК 621,374. .33 (088.8) Дата опубликования описания 25.12.79

) (72) Авторы изобретения

И. М, бййщейко, В: М. Сапига и А, И. Ткаченко (71) Заявитель (54) НУЛЬ вЂ” ОРГАН (2

Изобретение касается контр6льно-измери- тельной техники и может быть использовано в аналоговых датчиках допускового койтроля амплитуды напряжения в качестве элемента сравнения напряжения.

Известен нуль-орган, содержащий операционный уашитель, охваченный положитедьной обратной связью, в которой включен элемент вьтчйтания, выходы которого объединены через распределенную лйнию задержки (Ц. Он имеет недостаточную точность сравнения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является йутть-орган, содержащий операционный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен делитель напряжения, инвертирующий вход one. рационного усилителя соединен с входной шиной, интегратор и пороговый элемент (21.

Однако и этот нуль-орган имеет недостаточную точность вследствие несимметричности операционного усилителя.

Цель изобретения — повышение точности нуль-органа.

Для этого в нуль-орган, содержащий операционный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен делитель напряжения, инвертирующий вход операционно8 го усилителя соединен с входной шиной, инвертор и пороговый элемент, введены два ключевых элемента н формирователь сигнала управления, выходы которого соединены соответственно с делителем напряжения и управляющими ! е входами первого и второго ключевых элементов, причем входы и выходы второго ключевого элемента подсоединены соответственно к дифференциальным выходам операционного усилителя:и входам формирователя сигнала т5 управления, а выход н вход первого ключевого элемента — к выходу операционного усилители и шине входного сигнала„подсоединенной к первому входу порогового элемента, выходом подключенного через интегратор к дели26 телю напряжения н своему второму входу, причем, формирователь сигнала управления выполнен в виде последовательно соединенных выпрямителя, элемента вычитания, выход которого соединен с делителем напряжения, и пороI

705664

3 гового элемента, выходом подключенного к управляющим входам ключевых элементов.

На чертеже приведена схема нуль-органа.

Нуль-орган содержит операционный усилитель с делителем 2 напряжения в цепи положительной обратной связи и ключевым элементом 3, соединяющим выход усилителя и его йквертиругощий вход, к которому подключены последовательно соединенные пороговый элемент 4 и интегратор 5, выход которого соединен со вторым входом элемента 4 и делителем 2. Дифференциальные выходы усилителя

1 через второй ключевой элемент б соединены с входами формирователя 7 сигнала управления, выполненного в виде последовательно соединенных выпрямителя 8, элемента 9 вычитания, выход которого соединен с делителем 2, и порогового элемента 10, выход которого подключен к управляющим входам элементов

3 и 6. Входная шина 11 соединена с инверти- ругощим входом усилителя 1, выход которого соединен с выходной шиной 12.

Нуль-орган работает следующим образом.

Элемент 4 и интегратор 5 формируют пороговое напряжение и представляют собой автоколебательную пару, охваченную 100% обратной связью и не имеющую устойчивого равновесия, то есть работающую в режиме автоколебаний, размах которых симметрично вниз и вверх от нулевого уровня на входе равен порогу допуска на контролируемый им I пульсньпг сигнал U, соответственно, отрицательной и положительной полярности. Делитель напряжения 2 осуществляет введение положительной обрапгой связи и порогового напряжения Uon совокупно с сигналом поправки, что позволяет исключить отделькый суммирующий элемент и снизить тем самым погрешкоспг передачи напряжений на неинвертирующий вход операционного усилителя 1. Усилитель 1 вьщеляет и усиливает сигнал разности hU><

= U! — U и, который в режиме сравнения управляет работой какого-.либо внешнего исполнительного устройства, а также вырабатывает два противофазных напряжения, снимаемых с дифференциального выхода в режиме коррекции. В последнем случае усилитель 1 работает с дифференциальным усилителем

К „ = 1п сигналами периодически изменяющймйся относительно нуля. Выходные дифференциальные напряжения будут также изменяться, но из-за различия коэффициентов усиления К и К плеч операционного усилителя 1, средние за период напряжения будут отличаться между собой на величину (ЬО,К.! —. ЮЗв„,Кз). Элемент 3 замыкает .цепь отрицательной обратной связи в режиме коррекции, превращающую усилитель 1 в пов4 горитель. Элемент 6 пропускает сигнал с дифференциального выхода усилителя 1, обеспечивая режим коррекции. Формирователь 7 вырабатывает аналоговый сигнал-поправку, про-

5 порциональный разбалансу плеч усилителя 1 при работе последнего в линеййом режиме и ,дискретный сигнал для управления элементами 3, 6. В исходном состоянии элемент 3 замыкает инвертирующий вход с выходом усилителя 1, превращая его в повторитель. Знакопеременное выходное напряжение. интегратора 5 линейно передается на дифференциальный выход усилителя 1 и через открытый элемент

6 воздействует на формирователь 7. Аналоговыч сигнал-поправка на выходе последнего суммируется с сигналом положительной обратной связи и переменным напряжением и воздействует ка инвертирующий вход операционного усилителя 1, чем достигается постепенное

2о вьгравкивакие напряжении íà его дифферен циальных выходах. В момент их равекства с дискретного выхода формирователя 7 поступает сигнал, под действием которого элемент 3 размыкается, а элемент б закрывается и бло25 кирует входы формирователя 7 на землю, что фиксирует величину аналогового сигналапоправки. Механизм введения сигнала-поправки направлен совместно с положительной обратной связью на симметрирование плеч операционно30 го усилителя 1. При оптимальной величине поправки резульпгрующая петля пгстерезиса устанавливается симметрично относительно порогового уровня !.! „. Оптимальная глубина обратной связи, вводимая делителем 2

onò

55 должна удовлетворять условию устойчивости ф „т — К 1. Входной импульсный сигнал

4иа не воспрйкимается элементом 4, поэтому описанная операция формирования и введения поправки к пороговому уровню нуль-органа

40 может быть проведена периодически в процессе контроля импульсов по команде какоголибо программного устройства, которая установит нуль-орган в исходное состояние. Выпрямитель 8 осуществляет усреднение напряже45 ний снимаемых с дифференциального выхода элемента 1 в режиме коррекции. Элемент 9 вычитания вырабатывает сигнал-поправку, а также сигнал управления пороговым элементом

10. Пороговьгй элемент 10 формирует сипгал

50 управления элементами 6 и 3, Формула изобретения

1. Нуль-орган, содержащий операционный усилитель, в цепь положительной обратной связи которого включен делитель напряжения, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с входной шиной, интегратор и поро705664

2. Нуль-орган по п. l, о т л и ч а юшийся тем, что формирователь сигнала управлеяпь выполнен в виде последовательно соединенных выпрямителя, элемента вычитания, выход которого соединен с делителем напряжеP ния, и порогового элемента, выходом подключенного к управляющим входам ключевых элементов. дключенного чеяжения и csoe- 2. Авторское свидетельство СССР М 544122, кл. Н 03 К 5/20, 04,01.76 (прототип).

Составитель А. Степанов

Техред, 3. Чужик Корректор Т. Скворцова!

Редактор В. Сапирштейн

Заказ 8054/63 Тираж 1060 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал НПП "Патент". г; Ужгород, ул. Проектная, 4

5 говый элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два ключевых элемента и формирователь сигнала управления, выходы которого соединены соответственно с делителем напряже ния и управляющими входами первого и второго ключевых элементов, причем входы и вы ходы второго ключевого элемента подсоединены соответственно к дифференциальным выходам операционного усилителя и выходам фор- 10 мирователя сигнала управления, а выход и вход первогО ключевого элемента — к выходу операционного усилителя и шине входного сигнала, подсоединенной к первому входу порогового элемента, выходом по рез интегратор к делителю напр, му второму входу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР К 527819, кл. 6 05 В 1/01, 06.01.75.