Устройство для ограничения уровнябыстроизменяющихся сигналов

 

Союз Советских

Социалистических

Республнн

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТИЗЬСТВУ

<">801003 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)м. к.з (22) Заявлено 130479 (2f) 2752833/18-24 с присофдииеииетн заявки HP (23) Приоритет

Опубликовано 300181. Бюллетень Н9 4

Дата опубликования описания 300181

G 06 G 7/25

Государственный коинтет

СССР по делан нзобретеннй н открытнй (53) УДК 681. 335 (088.8) 1 ь3 /

1Д (72) Автор изобретения

В.С. Годлевский

Институт электродинамики AH Украинской (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ОГРАНИЧЕНИЯ

УРОВНЯ БЫСТРОИЗМЕНЯЮЩИХСЯ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных преобразователей: двух сторонних и односторонних прецизионных ограничителей, устройств моделирования непрерывных функций одной переменной при кусочно-линейной аппроксимации.

Известно устройство, содержащее операционные усилители с присоединенными к ним разделительными диодами, масштабными резисторами и источниками опорных напряжений для прецизионного ограничения уровней входных 15 медленно изменяющихся сигналов. В таких устройствах разделительные диоды включены в цепи обратных связей операционного усилителя, что дает возможность исключить неидеаль- 20 ность разделительных диодов при постоянных или медленно изменяющихся входных сигналах (1).

Однако из-за включения разделительных диодов в цепь обратной связи 25 операционного усилителя. резко ухудшаются динамические характеристики устройства ограничейия уровней сигналов.

Это проявляется в длительных переход.ных процессах в окрестностях моментов 30 перехода входным сигналом уровня ограничения. Данное явление обусловлено тем, что в момент перехода входного сигнала через уровень ограничения операционный усилитель переходит в режим нуль-органа, поскольку выходной сигнал операционного усилителя должен скачкообразно измениться от уровня ограничения до максимально возможного. Во время этого переходного процесса величина напряжения суммирующего входа усилителя резко отличается от требуемой (обычно требуемой величиной должен быть практически нулевой потенциал или же напряжение смещения операционного усилителя). Это отличие напряжения суммирующего входа операционного усилителя от величины близкой к нулю и представляет собой погрешность в выходном сигнале устройства при переходном процессе в окрестности момента перехода входным сигналом уровня ограничения. Наличие укаэанных переходных процессов искажает форму выходных сигналов и резко сужает допустиьый частотный диапазон вход ных сигналов устройств ограничителей.

Наиболее близким К предлагаемому по техниЧеской сущности является

801ООЗ

Следовательно, при постоянных ими я медленно изменяющихся входных сигнабО.лах устройств точность ограничения входного сигнала определяется только точностью линейных элементов устройства. С другой стороны, поскольку вклад блока выделения однопое5 лярной полуволны (сигнала) в величипрецизионное в статике устройство, предназначенное для ограничения уровня входного сигнала, которое содержит источник опорного напряжения, блок выделения однополярной полуволны сигнала, сумматор, вход кото рого соединен с масштабными резисторами с входной клеммой устройства и с выходом блока выделения однополярной полуволны сигнала, инвертирующий вход которого соединен масштабными резисторами с входной клеммой устройства и с источником опорного напряжения !2).

Недостатком данного устройства является низкая динамическая точность из-за большого влияния на погрешность выходного сигнала устройства переходного процесса операционного усилителя блока выделения. однополярной полуволны сигнала в окрестности момента времени перехода входным сигналом уровня ограничения, Цель изобретения — увеличение точности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для ограничения уровня быстроизменяющихся сигналов, содержащее сумматор, вход которого через последовательно соединенные первый и второй масштабные резисторы подключен к входу устройства и через третий масштабный резистор соединен с выходом блока выделения однополярной полуволны, разделительный диод, первый вывод которого подключен к общему выводу первого и второго масштабных резисторов и через четвертый масштабный резистор соединен с сигнальным входом блока выделения однополярной полуволны, введен источник опорного напряжения, подключенный к- второму. выводу разделительного диода и через пятый масштабный резистор - к входу опорного напряжения блока выделения однополярной полуволны.

На чертеже приведена схема устройства для ограничения уровня быст.роизменяющихся сигналов.

Устройство содержит сумматор 1, масштабные резисторы 2-6, разделительный диод 7, источник 8 опорного напряжения, блок 9 выделения однополярной полуволны, вход 10 и выход 11 устройства. ф

Сопротивления масштабных резисторов 5.и 6 выбраны таким образом, чтобы иа выходе блока 9 выделения однополярной полуволны (сигнала) устанавливалось напряжение

U = -K Ug (1) когда разделительный диод 7 находитс в открытом состоянии (где в (1)

U = 9U8 -. падение напряжения на диоде; напряжение узла соединения резисторов 5, 2, 4;

08 — напряжение источника 8у

К 9 - коэффициент передачи блока 9; причем К = О, если диод находится а закрытом состоянии, т.е. U <0 и

К9 О, если диод открыт, т.е ° .U )0) .

Поэтому если потенциал У узла соединения резисторов 5, 2, 4 и диода

7 меньше напряжения U8 источника 8, то диод 7 закрыт и выходное напряжение U9 блока 9 выделения однополярной йолуволны (сигнала) равно нулю. Следовательно, при этом выходное напряжение П, сумматора 1 определяется только током () /(R<+ R2), (здесь В4и В2- сопротивление резисторов 4 и 2), которое определяется

15 выражением

u = -к — -, (2)

40 Н4+ В2 где К вЂ” коэффициент передачи по входному току выходного напряжения сумЩ матора.

Когда же входное напряжение U<„ превзойдет величину (14о Н (4+ Н2», при которой Ч1()8, то на выходе блока

9 установится, не равное нулю напряжение

U9= -(М вЂ” Ug) К9= -Ky Uy, (4) где К9> 0 - коэффициент передачи блока выделения однополярной полуволны (сигнала) при Q7 U8, U> - падение напряжения на диоде 7 °

При этом напряжение ч узла соединения резисторов 5, 2, 4 равно

33 - = U8+ U@ . (5)

Следовательно, ток J2 через резистор 2 равен

Ю = (U8+ Ug) /R . (6)

Ток Л через резистор 3 при этом

4р определяется

ЗЗ (ПВ) K /R ()9/R (7)

Таким образом, суммарный входной ток J сумматора 1 равен при Uyp r< Uqg

J = (U 8 Uy) /Rg- UgK g /Rg . (8) Из (8) видно, что при (- = " суммарный входной ток сумматора 1 при

U„p Ъ 0 о постоянен и равен

8/ 2 (9) а выходное напряжение сумматора 1 определяется выражением

$0 Ца

Ц„= — - К = Ое. (10)

R2.

Таким образом, если Uqz < Ug, то выходное напряжение U< сумматора 1 определяется зависимостью (2); если

55. же Uqp >r 01О, то выходное напряжение сумматора 1 постоянно, равно Пс и определяется иэ (10).

801003

Формула изобретения

Составитель С. Белан. Редактор Е. Лушникова Техред M.Коштура Корректор Г ° Решетник

Заказ 10431/66 Тираж 756 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, Г.ужгород, ул.Проектная, 4 ну тока 38, а следовательно, и выходное напряжение устройства U сравнительно невелико (определяется только величиной падения напряжения на диоде), то влияние динамической погрешности блока выделения однополярной полуволны (сигнала) на дина:.мическую точность всего устройства также мало.

3а счет уменьшения влияния на. точность устройства характеристик блока, в обратной связи операционного усилителя которого находятся разделительные диоды, существенно расширяется рабочий частотный диапазон предлагаемого устройства по сравнению с рабоним частотным диапазоном известного устройства.

Устройство для ограничения уровня быстроиэменяющихся сигналов, содержа,щее сумматор, вход которого через последовательно соединенные первый и второй масштабный резисторы под ключен ко входу устройства и через третий масштабный резистор соединен с выходом блока выделения однополярной полуволны, разделительный диод, первый вывод которого подключен к общему выводу первого и второго масштабных резисторов и через четвертый масштабный резистор соединен с сигнальным входом блока выделения однополярной полуволны,о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличеыия !

© точности, в него введен источник опорного;напряжения, подключенный к вто-, рому выводу. разделительного диода и через пятый масштабный резисторк входу опорного напряжения блока

f5, выделения однополярной полуволны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кори Г., Кори Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые выдр числительные машины. М., Мир, 1968 т. 2, с.. З-ll.

2. Грэм Д., Тоби Д., Хьюсман Л.

Проектирование и применение операционных усилителей. М., Мир, 1974, с. 279 (прототип) .