Устройство для контроля операционных усилителей

(54)(57) УСТРОЙСТВО ДДЯ КОНТРОЛЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, в цепь от-. рицательной обратной связи которых включен нелинейный элемент - зона не чувствительности, содержащее генератор колебаний и элемент индикации,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения выяв.ления отказов операционных усилителей, имеющих сложную передаточную функцию, в него введены последовательно соединенные выпрямитель, емкостной фильтр и элемент с гистере- . зисной характеристикой, а также по числу контролируемых усилителей ограничивающие резисторы и разделитель. ные РС -цепи, причем генератор колебаний выполнен управляемым, его выход через ограничивающие резисторы соединен с входами устройства, к которым через разделительные ЙС -цепи подключен вход выпрямителя, а управляющий вход генератора колебаний подключен к выходу элемента с гистерезисной характеристикой..1 1091Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системахавтоматического управления различными объектами. Оно может использовать 5ся также в аналоговых вычислительныхмашинах.Известны схемы контроля операционных усилителей в аналоговых вычислительных машинахв которых контрольосуществляется по зажиганию неоновыхламп, когда выходное напряжение усилителей превышает допустимую величину Г 1 .Недостатком известной схемы контроля является то, что она не позволяет выявлять отказы, при которыхвыходное напряжение усилителя ниже:порога зажигания неоновой лампы,Известно устройство контроля усилителя с моделью, которое позволяетобнаруживать практически любые отка. зы независимо от уровня напряжения,возникающего на выходе неисправногоусилителя 21,Недостатком такого устройстваконтроля является его сложность, вособенности при большом числе контролируемых операционных усилителейсо сложными передаточными функциями.30Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство контроля операционных усилителей, основанное наанализе реакции операционных усилителей на сигналы контроля, формируемые специальным генератором,. Это 35устройство содержит генератор периодических колебаний с прямым и инверсным выходами, сумматор и два пороговых элемента, причем выходы генератора подключены к входам контролируемых усилителей, а выходы усилителейк сумматору, выход которого подклюгчен к двум пороговым элементам. Привозникновении неисправности напряжение на выходе сумматора либо равнонулю, либо равно удвоенному напряже-,нию генератора, в то время как приотсутствии отказов выходное напряжение сумматора равно напряжению генератора С 3150Однако укаэанное устройство обладает ограниченными функциональнымивозможностями. Оно не позволяет осуществлять контроль операционных усилителей при достаточно больших входных сигналах, которые вызывают насыщение усилителей, и выявляет лишьодиночные отказы. Одновременные от 126 2казы, например, двух операционных усилителей, получающих противофазные сигналы контроля, не могут быть обнаружены, так как выходное напряже" ние сумматора в этом случае остается равным напряжению генератора, Кроме того, при использовании данного устройства для контроля в операционных усилителях с высокоомными входными резисторами возникают значительные погрешности.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения выявления отказов операционных усилителей, имеющих сложную передаточную функцию.Указанная цель достигается тем, что в устройство для контроля операционных усилителей введены последовательно соединенные выпрямитель,Оемкостной фильтр и элемент с гистерезисной характеристикой, а также по числу контролируемых усилителей ограничивающие резисторы и разделительные ЙС-цепи, причем генератор колебаний выполнен управляемым, его выход через ограничивающие резисторы соединен с входами устройства, к которым через разделительные Р С-цепи подключен вход выпрямителя, а управляющий вход генератора колебаний подключен к выходу элемента с гистерезисной характеристикой.На чертеже представлена схема предлагаемого устройство совместно с контролируемыми операционными усилителями.Устройство 1 контроля содержит уйравляемый генератор 2 колебаний с входом управления 3 и элемент 4 индикации, выполненный, например на светодиоде 5, который подключен к выходу генератора 2 через КС-цепь с конденсатором 6 и резистором 7. В устройство контроля дополнительно введе-, ны последовательно соединенные выпрямитель 8, емкостной 4 щчьтр 9, элемент 10 с гистерезисной характеристикой, разделительные ЙС-цепи 11-13 и ограничивающие резисторы 14-16, Число ограничивающих резисторов и разделительные ЙС-цепей равно числу контролируемых усилителей. На чертеже в качестве примера приведена схема устройства контроля для трех операционных усилителей 17-19, причем на выходах усилителей постоянного тока, на которых построены операционные усилители, включены балластные резисторы3 1091126 а20-22. В цепи отрицательньм обратных ти. Если напряжение на вьмоде соотсвязей операционных усилителей наря- ветствующего усилителя превысит зонуду с непоказанными на чертеже основ- нечувствительности, то операционныйными элементами, формирующими требуе- усилитель охватывается дополнительмые передаточные функции, введены ной обратной связью, которая предот.- нелинейные элементы с зоной нечувст- вращает его насыщение. Благодаря этовительности 23-25. Входы устройства му сигнал генератора с частотойг26-28 контроля, соединенные через подавляется на выходах операционныхразделительные . РС-цепи с выпрямите- . Усилителей при любых входных напря-лем 8 подключены к выходам операцион жениях .Ч - Ч3ньм усилителей 17-19 и через ограни- , При отсутствии сигнала с частотойчиваннцие резисторы 14-16 соединены с, 1. на вьмодах операционньм усилитевыходом генератора 2 колебаний, уп- лей элемент 10 с гистерезисной харакравляющий вход которого подключен к теристикой находится в выключенномвыходу элемента 10 с гистерезисной 1состоянии и не оказывает влияния нахарактеристикой. работу генератора 2 контроля. ПозтоПараметры генератора 2 выбираются му генератор работает в колебательномтак, что частота колебайий.находит- Режиме и его выходное напряжениегся за пределами рабочих частот сиг- вызывает ровное свечение индикатора налов, поступающих на операционные 4 (светодиода 5). . усилители. Поэтому емкости раздели- - Рассмотрим теперь работу схемы прительных ЙС-цепей могут быть выбраны неисправностях операционных усилететак, что вход выпрямителя 8 пропус- лей, При отказе любого усилителя накается только напряжение частоты Х , Рушается действие отрицательной обгэа рабочие сигналы, действующие на 2 Ратной связи в этом усилителе и иапвыходах усилителей, не проходят через ряжение генератора 2, поступающе 6разделительные ЙС-цепи и не воздейст-. на вьмод этого усилителя не компенсщвуют на устройство контроля. руется надлежащим сигналом, формируеРабота схемы происходит следующим мым усилителем. Поэтому на одном изобразом. входов устройства контроля возника 30/ет напряжение с частотой Ег . ЭтоВ исходном состоянии, когда опера- напряжение через соответствующую раэ ционные усилители исправны, на их : делительную Й С-цепь проходит черезвыходах формируются напряжения, опре- выпрямитель 8 и емкостной фильтр 9деляемые входными сигналами и пере- и поступает на вход элемента 10 с гйсдаточными функциями этих усилителей, З 5 терезисной характеристикой, вызывая Напряжение высокой частоты Е, пос- его включение через время задержки,тупающее от генератора 2 на ньмоды . определяемой постоянной времени роперационных усилителей через ограни-, фильтра 9. Выходной сигнал элементачивающие резисторы 14-16, практичес поступает на управляющий вход 3ки не искажает полезные (рабочие) сиг.4 О генератора 2, в результате чего проналыЭто достигается за счет того, исходит, срыв колебаний и светодиод 5фчто благодаря глубокой отрицательной выключается. Конденсатор фильтра 9обратной связи операционные усилите- разряжается и через время задержкили 17-19 подавляют сигнал с частотой С, элемент 10 переходит в выключенноеЕ в (1 + Кр) раз, где К - коэффици- ф 5 положение, благодаря чему генераторейт усиления разомкнутого операцион- вновь переходит в режим колебаний.,ного усилителя;- коэффициент пере- Через время задержки Т происходит дачи цепи обратной связи, причем, . очередное срабатывание элемента 10петлевое усиление Кр у 1 на частоте .и процесс повторяется. Следовательно,Для того, чтобы предотвратить 50 при . отказах операционных усилителейсйижение петлевого усиления при выхо.- устройство контроля переходит в реде операционных усилителей в режим . жим низкочастотных автоколебаний,ограничения, наряду с основные об- модулированньк высокой частотой гене- . ратными связями, формирующими требуе-, ратора Уг . При этом светодиод даетмые передаточные функции,.в схемах 55 мигающий свет, сигнализируя неисправоперационных усилителей используются ность операционных усилителей.нелинейные обратные связи с характе- В предлагаемом устройстве выявляристикой типа зона нечувствительнос-ется неисправность не только контро1091126 ираж 842 Подаасно ПИ Заказ 3081 театфф, г. Ужгород, ул.Проектная,4 3Ълируемых операционных усилителей, но и самого устройства контроля, Действительно, отказ генератора 2 ведет к исчезновению напряжения с высокой частотой Юг, вследствие чего светодиод 5 гаснет. То же самое происходит и в случае отказа элемента 10 с гистерезисной характеристикойкогда генератор 2 переходит в заторможенный режим. 10 вТаким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется непрерывный автоматический контроль исправности операцнонйых усилителей, при чем благодаря введенным элементам и связям обеспечивается возможность выявления отказов операционньк усилителей при любых уровнях входных сигналов и без потери точности контролируемых усилителей. В устройстве с помощью одного индикатора выявляются отказы не только контролируемых операпионньк усилителей, но и самой схемы контроля. При этом посхарактеру свечения индикатора обеспечивается распознавание отказов, Так при исправных операционньк усилителях индикатор дает ровный свет при отказе операционных усилителей индикатор работает в режиме мигающего света и, наконец, при отказе самого устройства контроля индикатор гаснет В результате всего этого достигается расширение функциональных возможностей предлагаемого устройства контроля.