Устройство для сравнения аналоговых сигналов

Союз Советснни Соцнелнстичесеа Реснублии(61) Дополнительное к звт, свнд) Заявлено 16,11,76(21) 2421284/18 51) М. б 05 В 1/О нсое неннем заявки Ри Госуаирствыиий илииг СССР ио дидами изобриВний и 0 тиры 7 ийДат бликования опнсання 08,01,79 72) Авторы изобретен М. Коновал Л, А, Новиков, Б. М. РафалькесМ, Л, Шипяцкий) Заивнтел 4.) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ. АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛО ческо о контроля.вестны устройстваянных напряженийифференци аль ного для сравнениостр оенныесилителя поим бала наспее вПредлагаемое устройство для сравнения аналоговых сигналов относится к контрольно-измерительной технике и може быть использовано.в системах автоматициальным схемам, содержащ Сные каскады 11,Использование этих схем устраняет недостатки, присущие дифференциальным усилителям: снижает дрейф нулевого уро ня, температурный дрейф.Эти устройства имеют достаточно высокую чувствительность и быстродействие но область их применения ограничена срав некием только постоянных напряжений.Известны также устройства для сравнения двух переменных напряжений, состоящие из двух зарядных усиателей, двух запоминающих ячеек, блока задержки времени, дифференцирующей цепи. зарядного ключа, нуль-органа, ячейки запретасе 2лектора импульсов по длительности 2. Устройство позволяет сравнить два переменных сигнала с учетом амплитуды и фазы и выдает импульсный сигнал превышения одного входного сигнала над другим. Устройство имеет низкую точность из-за дрейфа аналоговых элементов, большое количество элементов и ограниченное применение только для сравнения переменных напряжений. Общий недостаток рассмотренных устройств заключается в том, что по результату сравнения нельзя определить, насколько отличаются друг от друга сравниваемые напряжения.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для сравнения аналоговых сигналов, содержащее интегратор, вход которого соединен с выходом согласующего блока, а выход овюан со входом ключа, времязадающий блок, соединенный с управляющими входами интегратора и ключа 3.Устройство имеет низкую точность из-е а схемы вычитания переменных напрвюиий и температурного дрейфа выпрямителей и поэтому о величине превышения одного сравниваемого напряжения над другим можно судить лищь приближенно по величине выходного напряжения. 5белью настоацего изобретения являетса повышение точности и расширение области применения (сравнение переменных и постоянных напряжений между собой) устройства. оПоставленная цель достигается тем, что устройство для сравнения аналоговых сигналов содержит дополнительные ключи и запоминающий блок, управляющие входы которых подключены к времязадаюшему 15 блоку, вход запоминающего блока соединен с выходом основного ключа, выходы дополнительных ключей подключены ко входам согласующего блоха, а их входы являются входами устройства. 7 ОНа фиг, 1 приведена блок-схема устройства для сравнения аналоговых сигналов; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства при сравнении двух переменных напряжений; на фиг, 3 - временная диаграмма рабочъ устройства при сравнении переменного и отрицательного постоянного напряжения и на фиг, 4 - временная диаграмма работы устройства при сравнении переменного и положительного постоянного напряжения.На фиг.1 приняты условные обозначения первый вход 1, второй вход 2, дополНительные ключи 3, 4,согласуюшии блок 5, интегратор 6, времязадаюший блок 7, основной ключ 8, за.юминаюший блок 9, выход 10 устройства.Устройство для сравнения аналоговых сигналов содержит три ключа 3, 4, 8 (фиг. 1), которые управляются времяза о дающим блоком 7. Ко входам ключей 3, 4 подключены источники сравниваемых напряжений 04 и 0, Времязадаюший блок 7 управляет ключами так, что ключ 3 включается на время наличия на его вхо де положительной полуволны напряжения 04, затем включается ключ 4 на время наличия на его входе отрицательной полу- Волны напряжения 02 ф Выходы ключей 3 и 4 связаны с согласующим блоком 5, который служит для изменения амплитуды входного тока интегратора 6 на величину коэффишиента формы для приведения среднего значения тока, получаемого после интегрирования полуволны напряжения, к действующему значению. Согласующий блок 5 связан с входом интегратора 6, который управляется времязадаюшим блоком 7 так, что последовательно интегрирует подключаемые на его вход полуволны входных напряжений. Интегратор 6 вмомент времени 1 выдает среднее значекние первого напряжения О, В момент времени 1подключается полуволна второгонапряжения 0 противоположной полярности, и напряженйе на выходе интегратора 6 начинает уменьшаться. В моментвремени 14 на выходе интегратора 6 остается постоянное напряжение, равное разности значений 04 и 0 .Выход интегратора 6 связан со входом ключа 8, второй его вход связан свыходом времязадаюшего блока 7, который открывает ключ 8 после моментавремени, для записи выходного напряжения интегратора 6 в запоминающийблок 9, вход которого связан с выходомключа 8, Второй вход запоминающегоблока 9 связан с выходом времязадаюшегоблока 7 для обнуления предыдущего зна-чения разности напряжений перед записьюв запоминающий блок нового значенияразности, Это напряжение хранится взапоминающем блоке до конца следующегоцикла сравнения и характеризует величину разности сравниваемых напряжений.После записи выходного напряжения взапоминающий блок 9 интегратор 6 вмомент времени 1 обнуляется сигналомот времкзадающего блока и процесс сравнения повторяется,Таким образом, в предлагамом устройстве сравниваемые напряжения поочередно подключаются через согласующийеблок ко входам интегратора на время, равное половине периода переменного напряжения. Одно напряжение подключается втечение положительной полуволны ( т,г), второе - в течение отрицательнойполуволны ( 14 - 1). На выходе интегратора выделяется постоянная составляющая, равная разности средних значенийсравниваемых переменных напряженийЬО -0 0Масштабные резисторы в согласующем блоке 7 выбираются так, чтобы при интегрировании напряжения в течение полупериода на выходе интегратора в конце полупериода напряжение было равно его действующему значению 0 .Так как действующее значение переменного напряжения 0 связано со средним значением 0 через ".оэффнциент формы К, 0Оср К, тоц, осР сР сР КТаким образом, значение выходного на 5 пряжения интегратора равно разности действующих значений двух сравниваемых напряжений, Это позволяет производить сравнение переменного напряжения с постоянным,любой полярности, которое подключается ддя сравнения на время равное половине периода переменного напряжения.Положительное постоянное напряженпе подключается на вход 1, а отрицательное постоянное напряжение - на вход 2, при этом на другой вход подается сравниваемое переменное напряжение. Устройство позволяет также, , производить сравнение двух постг янных напряжений противоположной полярности, Выходное напряжение интегратора через ключ записывается в запоминающий блок, в котором хранится до следующего сравнения входных напряжений, Выход запоминающего блока является выходом устройства. 35В связи с тем,что интегратор интегрирует сначала положительную подуволну (положительное значение) первого напряжения, а затем отрицательную полуволну (отрицательное значение второго напря жения), нестабильность постоянной времени интегратора не оказывает влияния на погрешность результата определения разности, т.к. входит в виде погрешности как в первое, так и во второе эна чение интеграла и в их разности компенсируется. Это делает предлагаемое уст ройство более точным, чем известное.Рассмотрим процесс сравнения двух переменных напряжений при О 1О . 40 Времяэадающий блок 7 (фиг, 1) в момент времени 1 подключает вхрдное напряжение О через открытый ключ 3 и согласующий блок 5 на вход интегратора 6 (фиг. 2),С момента времени 1 до момента . 5 времени 1 й интегратор производит интегри - рование положительной полуволны напряжения О. С момента времени т, таким жеобразом интегрируетсяотрицательная ,полуволна напряжения О Выходное напря - жение интегратора уменьшается и в мо - мент времени Т 4 становится равным разности действующих значений первого и второго сравниваемых напряжений. С момента времени 6 до Т, это напряжеггие с выхода интегратора пер писывается в запоминающий блок 9 через ключ 8, г 1 осле чего напряжение на выходе интег ратора обнуляется. Запоминаюгций блок 9 выдает постоанго величину этой разности на выходе 10. Следующий цикл сравнения напряжений может начаться после момента времени - . Сдвиг фаз между напря 4жениями О и О не оказывает влияния на процесс сравнения. В этом случае времена 1 и 1 не совпадают. На фиг. 2 пунктиром показаны процесс сравнения напряжений при условии, что ООЕсли одно иэ сравниваемых напряжений переменное, а второе - постоянное отрицательной полярности, и О ) О то последнее подается на вход 2. Процесс сравнения происходит аналогично предыдущему и показан на фиг. 3, С момента времени 1 до т, форма напряжения на вы 3ходе интегратора имеет вид наклонной прямой, т,к. интегрируется постоянное напряжение, Если одно из сравниваемых напряжегпгй переменное, а второе постоянное положительной полярности, то последнее подается на вход 1, Процесс сравнения происходит аналогично первму случаю и показан на фиг, 4. На фиг. 3, 4 пунктиром показан процесс интегрирования постоянного напряжения и получение выходного напряжения, если постоянное напряжение больше действующего значения переменного напряжения.Во всех случаях, если напряжениец больше О, то результат сравнения - разность действующих значегпгй напряжения - имеет отрицательный знак, если напряжегп 1 е О больше Ц, то разность имеет положительный знак.Испольэовагпге предлагаемого устройства по сравнению с существующими имеет следующие преимушества:а) расширяет класс решаемых задач, т.к. позволяет сравчивать переменные И постоянные напряжения в любом сочетачии;о) в результате сравнения получается абсолютная величина разности срав- ниваемых напряжений, что позволяет использовать ее для дальнейших вычислительных операций;в) имеет повышенную точноСть в связи с отсутствием вычитаюшего блока, оперирующего с переменными напряженг ниями, и компенсацией основных погрешностей интегратора в величине раэггости. Формула изобретенияУстройство для сравнения аналоговыхсигналовсодержащее интегратор, входкоторого соединен с выходом согласукзДД апювю 641390шеГО блока, а Выход свали со ВхОдомключа, Времюадаюший блок, соединенныйс управдкощими входами интегратора иключа, отличавшееся тем,что, с педью повышения точности и расширения области применения, устройствосодержит дополнительные ключи и эйпомитнающий блок, управдякедне входы которыхподключены к Врем яз йдаюшему блОку,ВхОд запомина 1 ошеГО блока соединен с 10выходом основного ключавыходы дополни 8тельных ключей подключены ко входамсогласуюшего блока, а их ВхОды являютсч входами устройства,Источники информашщ принятые Вовнимание при экспертцае:1. Авторское свидетельство СССР% 459756, кл. В 05 В 11/01, 1973.2. Авторское свидетельство СССРМ 424106, кд. 5 05 В 1/01, 1972,3. Авторское свидетельство СССРМо 387330, кд, б 05 В 1/01, 1970. ЦНИИПИ Заказ 7510/4 Тираж 1 014 Подписное Филиал ППП Патент",г.Ужгород,ул, Проектная,