Устройство для деления аналоговых сигналов

 

ОП И --- -И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

СА Н

Союз Советскмх

Социалистических

Республик

752366

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнктельное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.07.78 (21) 2648425/18-24 с присоединением заявки ле— (2;3) Приоритет—

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень РЙ28

Дата опубликования описания 02.08.80

3 (53 ) M. Кл.

G 06 G 7/16

Гооударстеенаый комитет

СССР по делам изооретеннй н открытий (53) УДК 681. ,335(088.8) (72) Авторы изобретения

Б. И. Чигирев и Г. А. Юрковский

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени В. И. Ульянова (Ленина) (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к устройствам время-импульсного определения отношения двух электрических сигналов.

Известны время-импульсные делитель5 ные устройства открытого типа, выполняющие операцию деления путем формирования пилообразного напряжения из сигнала делителя с последующим сравнением

S0 его ссигналом делимого,,при этом длительность интервала времени от начала формирования пилообразного напряжения до момента динамической компенсации уровня сигнала, делимого пилообразным напряжением, пропорциональна определяемому отношению (11, (2) и $3).

Однако подобным устройствам свой ственны погрешности определения отно шения за счет нелинейности начального участка пилообразного напряжения и задержки срабатывания схемы сравнения.

Известны устройства с двумя схемами сравнения, первая из которых генерирует импульс в момент перехода пилообразного напряжения через заданное значение напряжения, называемое условным нулем, а вторая — в момент равенства сигнала делимого и пилообразного напряжения. Условный нуль задается источником опорного напряжения $2j .

Промежуток времени между срабатыванием первой и второй схем сравнения, фиксируемый триггером, пропорционален частному от деления разности между сигналом делимого и опорным напряжением на сигнал делителя, что часто связано с дополнительными трудностями при последующем использовании полученного отношения. Указанный недостаток устраняется путем подключения на вход второй схемы сравнения суммарного напряжения сигнала делимого и условного нуля, по« лученного на выходе сумматора.

Наиболее близким техническим решением является устройство для деления

75236 аналоговых сигналов, содержащее управляемый генератор линейного напряжения, к первому входу которого подкшочен вход источника сигнала делителя, второй вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения подключен к источнику опорного напряжения, второй вход второго блока сравне- 10 ния подключен ко входу источника сигнала делимого, выходы первого и второго бло.ков сравнения подключены к установочным входам триггера, выход которого является выходом устройства, выход ис 15 точника опорного напряжения подключен к первому входу сумматора (31.

Недостатком этого устройства является необходимость включения сумматора и источника опорного напряжения, которые 20 требуют дополнительных аппаратурных затрат, например операционных усилителей, прецизионных сопротивлений и сгабилитронов.

Цель изобретения » упрощение устрой- 25 ства.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство дополнительно содержит переключатель и делитель на резисторах, причем первый неподвижный 30 контакт переключателя подключен ко входу источника сигнала делимого, второй неподвижный контакт подключен ко входу источника сигнала делителя, а подвижный контакт подключен к первому край- 35 нему выводу делителя напряжения, средний вывод которого подключен ко второму входу первого блока сравнения, а второй крайний вывод делителя напряжения подключен к шине нулевого потенциала. 40

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для деления. двух аналоговых сигналов содержит управляемый генератор l линейного напряжения, генератор 2 тактовых импульсов, первый блок

3 сравнения, второй блок 4 сравнения, 50 триггер 5, переключатель 6, источник

7.сигнала делимого, источник 8 сигнала делителя, первый делительный резистор 9, второй делительный резистор 10, шину 11 нулевого потенциала, 55

На. первый вход управляемого генера тора 1 линейного напряжения поступает сигнал делителя Ц от источника 8 сиг нала делителя, второй вход генератора 1

6 ф подключен к генератору 2 тактовых им пульсов. Выход генератора 1 подключен к первым входам блоков сравнения 3 и

4, выходы которых подключены к установочным входам триггера 5. На второй вход схемы 4 сравнения поступает сигнал делимого U < от источника 7 сигнала делимого, а второй вход блока 3 сравнения подключен к общей точке попоследовательно соединенных делительных резисторов 9 и 10. Первый вывод делительного резистора 9 подключен к подвижному контакту переключателя 6, второй вывод делительного резистора

10 подключен к шине нулевого потенциала.

Устройство работет следующим образом.

В момент появления тактового импульса (фиг. 2a), формируемого генератором

2 тактовых импульсов, на выходе управляемо. о генератора 1 линейного напряжения вырабатывается пилообразное напряжение Q ф (фиг. 2б), наклон которого определяется сигналом делителя. где и — постоянный коэффициент; — текущее значение времени.

Напряжение Ц„ Я поступает на первые входы блоков сравнения 3 и 4. Ьлок

3 сравнения, на второй вход которого поступает опорное напряжение LI> (фиг.

2б), фиксирует момент времени 1„ динамической компенсации уровня QЗ и пилообразного напряжения Q < (4) . В этот момент триггер 5 устанавливается блоком 3 сравнения в одно из устойчивых состояний, например в состояние логической "1», Влок 4 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал делимого(.), фиксирует момент времени динамической компенсации напряжения,1 уровнем пилообразного напряжения ()„ (4) и возвращает триггер 5 в исходное состоя ние, например в состояние логического

"О». Длительность импульса 6t, формируемого триггером 5, соответствует промежутку времени между моментами и и выражается следующим образом

Если подвижный контакт переключателя 6 замкнут с неподвижным контак7823 том, соединенным с источником 7 сигнала делимого, то

Э л Р„ й.р

5 где Я,, Р,,„- величины последовательно соединенйых делительных резисторов

9 и 1 О соответственно.

Тогда выражение (2) приводится к виду

10 л.о»л g, л u„ ь1 -- — -- —- (q)

3 k Н1К. e„+a К И1

Зависимость полученного отношения входных напряжений от постоянного коэффициента А в выражении (3) или от постоянных коэффициентов Л/К и А, в выражении (4) может быть легко учтена при измерении длительности импульса ht З0 на выходе триггера 5. Схема функционирует в течение длительности тактового импульса. С приходом следующего тактового импульса измерительный цикл повторяется. 35

Предлагаемое устройство позволяет, по сравнению с известными, определить отношение двух аналоговых сигналов с меньшими аппаратурными затратами при

40 сохранении высокой точности. Резистивный делитель, служащий для формирования управляемого опорного напряжения, позволяет исключить влияние изменения характеристик сумматора и источника

45 опорного напряжения, при этом частное д = — ° — =А —, (3)

Л Р1 U» U»

r e В4В,Н U где Д - постоянный коэффициент.

Если подвижный контакт переключате15 ля 6 замкнут с неподвижным контактом, соединенным с источником 8 сигнала делителя, то 0 > « 0 . и выражение (2)приведется к виду

66 6 не зависит от уровня опорного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для деления аналоговых сигналов, содержащее управляемый генератор линейного напряжения, к первому входу которого подключен вход источни ка сигнала делителя, второй вход подключен к выходу генератора тактовых им пульсов, а выход подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения подключен к источнику опорного напряжения, второй вход второго блока сравнения подключен ко входу источника сиг нала делимого, выходы первого и второ го блоков сравнения подключены к установочным входам триггера, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно дополнительно содержит переключатель и д литель на резисторах, причем первый неподвижный контакт переключателя подключен ко входу источника сигнала делимого, второй неподвижный контакт подключен ко входу источника сигнала делителя, а подвижный контакт подключен к первому крайнему выводу делителя напряжения, средний вывод которого подключен ко второму входу первого блока сравнения, а второй крайний вывод делителя напряжения подключен к ; шине нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Богданов В. В., Богородицкий А. А. и др. цифровые электроизмерительные приборы. М., Энергия, 1972.

2. Куликов С. B., Чистяков Б. В., Дискретные преобразователи сигналов на транзисторах. М., Энергия, 1972.

3. Карпов P. Г., Карпов Н. P. Преобразование и математическая обработка широтно-импульсных сигналов. М„Машиностроение, 1977, с. 1.5 (прототип).