Устройство для ограничения уровнябыстроизменяющихся сигналов

Союз Соаетскнк Соцналнстнческнх РеспублннОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АИТОРО 0 МУ СВ ТИЗЬСТВУ щ 801003(23) ПриоритетОпубликовано 3001.81. Бюллетень Н 9 4Дата опубликования описания 3001.81 6 06 6 7/25 Государственный комитет СССР по делан изобретений н открытий(72) Автор изобретения В.С, Годлевский ститут электродинамики 1) Заявитель аинс к(54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ОГРАНИЧЕНИЯ УРОВНЯ БЫСТРОИЗМЕНЯЮЩИХСЯ СИГНАЛОВ е Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных преобразователей: двухсторонних и односторонних прецизионных ограничителей, устройств моделирования непрерывных функций одной переменной при кусочно-линейной аппроксимации.Известно устройство, содержащее операционные усилители с присоеднн иными к ним разделительными диодами, масштабными резисторами и источниками опорных напряжений для прецизионного ограничения уровней входных 35 медленно изменяющихся сигналов. В таких устройствах разделительные диоды включены в цепи обратных связей операционного усилителя, что дает возможность исключить неидеаль 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 переходных 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 входных сигналов устройств ограничителей.Наиболее близким К предлагаемому по техниЧеской сущности являетсяСледовательно, при постоянных ими я медленно изменяющихся входных сигна- бО.лах устройств точность ограничениявходного сигнала определяется только точностью линейных элементовустройства. С другой стороны, поскольку вклад блока выделения однопоб 5 лярной полуволны (сигнала) в величипрецизионное в статике устройство,предназначенное для ограниченияуровня входного сигнала, которое содержит источник опорного напряжения,блок выделения однополярной полуволны сигнала, сумматор, вход которого 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 устройстваявляется низкая динамическая точностьиз-за большого влияния на погрешностьвыходного сигнала устройства переходного процесса операционного усилителя блока выделения однополярнойполуволны сигнала в окрестности момента времени перехода входным сигналом уровня ограничения,Цель изобретения - увеличение точностиУказанная цель достигается тем,что в устройство для ограниченияуровня быстроизменяющихся сигналов,содержащее сумматор, вход которогочерез последовательно соединенныепервый и второй масштабные резисторыподключен 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 ивторого масштабных резисторов ичерез четвертый масштабный резисторсоединен с сигнальным входом блокавыделения однополярной полуволны,введен источник опорного напряжения,подключенный к второму, выводу разделительного диода и через пятый масштабный резистор - к входу опорногонапряжения 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 опорногонапряжения, блок 9 выделения однополярной полуволны, вход 10 и выход 11УЯтройства.Сопротивления масштабных резисторов 5.и 6 выбраны таким образом, чтобы иа выходе блока 9 выделения однополярной полуволны (сигнала) устанавливалось напряжениеБ = КПр (1)когда разделительный диод 7 находитс.в открытом состоянии (где в (1)Ч = 908 -. падение напряжения на диоде;Ч - напряжение узла соединениярезисторов 5, 2, 4;08 - напряжение источника 8; К 9 - коэфФнциент передачи блока 9;причем К 9= О, если диод находитсяа закрытом состоянии, т,е, 0 иК 9 О, если диод открыт, т.еБ)0),Поэтому если потенциал У узла соединения резисторов 5, 2, 4 и диода7 меньше напряжения 8 источника 8,то диод 7 закрыт и выходное напряжение 09 блока 9 выделения однополярной йолуволны (сигнала)равно ну 10 лю. Следовательно, при этом выходное напряжение П, сумматора 1 определяется только током/(В+ Вг),(здесь В 4 и йг- сопротивление резисторов 4 и 2), которое определяется15 выражениемц = -к в, (2)040 Н 4+ В 2где К - коэФФициент передачи по входному току выходного напряжения сумЩ матора.Когда же входное напряжение Ппревзойдет величину(1 о= р ("ф+ "г), (3)при которой Ч 7Е, то на выходе блока9 установится, не равное нулю напряжение09 = - ( 9 - П 8) К 9= -К 9 Б, ( 4 )где К 9 т 0 - коэФФициент передачи блока выделения однополярной полуволныЗо (сигнала) при 9 т 08,0 - падение напряжения надиоде 7При этом напряжение 9 узла соединения резисторов 5, 2, 4 равно8+Следовательно, ток Лг через резистор 2 равенЮ= (П 8+ 0)/Вг . (6)Ток Л 3 через резистор 3 при этом4 О определяетсяЗЗ ( ф 8) К 9 НЗ 9 ЖТаким образом, суммарный входнойток Ю сумматора 1 равен при 0 ю о= ("В МФ- Ц 9 К 9/НЗИз (8) видно,что при (: " суммарный входной ток сумматора 1 приПо Ъ 0 о постоянен и равен8 2 (9)а выходное напряжение сумматора 1определяется выражением0ЦаЦ= --К = Ое . (10)Н 1Таким образом, если 1 о10, товыходное напряжение П 1 сумматора 1определяется зависимостью (2); если55 же 0 о ъ 01 О , то выходное напряжение01 сумматора 1 постоянно, равно Оси определяется иэ (10).801003 Формула изобретения Составитель С. Белатор Е. Лушникова Техред М.Коштура Корректор ГРешетн акаэ 10431/бб Тираж 756ВНИИПИ Госуда комитета СССРпо делам и и открытий113035, Москва, ская наб., д.4/5 Подписи о рственного зобретений Ж, Рауш Филиал ППП Патентф, Г.ужгород, ул.Проектная, 4 ну тока 3, а следовательно, и выходное напряжение устройства П 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.За 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, содержащее сумматор, вход которого через последовательно соединенные первый и второй масштабный резисторы подвключен ко входу устройства и черезтретий масштабный резистор соединенс выходом блока выделения однополярной полуволны, разделительный диод,первый вывод которого подключен кобщему выводу первого и второго масштабных резисторов и через четвертыймасштабный резистор соединен с сигнальным входом блока выделения однополярной полуволны,о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличеыияй точности, в него введен источник опорного;напряжения, подключенный к вто-.рому выводу, разделительного диодаи через пятый масштабный резистор -к входу опорного напряжения блока1,выделения однополярной полуволны,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кори Г., Кори Т. Электронныеаналоговые и аналого-цифровые выдр числительные машины. М Мир,196 В, т. 2, с 3-11,2. Грэм Д., Тоби Д., Хьюсман Л.Проектирование и применение операционных усилителей. М., Мирф,1974, с279 (прототип) .