Устройство для деления аналоговых сигналов

(22) Заявлено 21.07.78 (21) 2648425/18-24с присоединением заявки ле -по делам изооретеннй н открытий(72) Авторы изобретения Б, И. Чигирев и Г. А. Юрковский Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени В, И. Ульянова (Ленина)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ АНАЛОГОВЫХСИГНАЛОВ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к устройствам время-импульсного определения отношения двух электрических сигналов.Известны время-импульсные делитель 5 ные устройства открытого типа, выполняющие операцию деления путем формирования пилообразного напряжения из сигнала делителя с последующим сравнением0 его с сигналом делимого, при этом длительность интервала времени от начала формирования пилообразного напряжениядо момента динамической компенсации уровня сигнала, делимого пилообразным напряжением, пропорциональна определяемому отношению 11, 21 и 131,Однако подобным устройствам свой ственны погрешности определения отно щения за счет нелинейности начального участка пилообразного напряжения и задержки срабатывания схемы сравнения. 2Известны устройства с двумя схемами сравнения, первая из которых генерирует импульс в момент перехода пилообразного напряжения через заданное значение напряжения, называемое условнымнулем, а вторая - в момент равенствасигнала делимого и пилообразного напряжения. Условный нуль задается источником опорного напряжения 1.23.Промежуток времени между срабатыванием первой и второй схем сравнения,фиксируемый триггером пропорционаленчастному от деления разности между сигналом делимого и опорным напряжениемна сигнал делителя, что часто связано сдополнительными трудностями при последующем использовании полученного отношения. Указанный недостаток устраняется путем подключения на вход второйсхемы сравнения суммарного напряжениясигнала делимого и условного нуля, полученного на выходе сумматора,Наиболее близким техническим решением является устройство для деления75236аналоговых сигналов, содержащее управляемый генератор линейного напряжения,к первому входу которого подкшочвн входисточника сигнала делителя, второй входподключен к выходу генератора тактовыхимпульсов, а выход подключен к первымвходам первого и второго блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения подключен к источнику опорного напряжения, второй вход второго блока сравнения подключен ко входу источника сигналаделимого, выходы первого и второго бло.ков сравнения подключены к установочным входам триггера, выход которогоявляется выходом устройства, выход ис)точника опорного напряжения подключенк первому входу сумматора (31,Недостатком этого устройства является необходимость включения сумматора иисточника опорного напряжения, которые 20требуют дополнительных аппаратурныхзатрат, например операционных усилителей, прецизионных сопротивлений и стабилитронов.Цель изобретенияупрощение устройства,Поставленная цель достигается тем,что известное устройство дополнительносодержит переключатель и делитель нарезисторах, причем первый неподвижный 30контакт переключателя подключен ко входу источника сигнала делимого, второйнеподвижный контакт подключенко входу источника сигнала делителя, а подвижный контакт подключен к первому крайнему выводу делителя напряжения, средний вывод которого подключен ко второмувходу первого блока сравнения, а второй крайний вывод делителя напряженияподключен к шине нулевого потенциала. 40На фиг, 1 представлена структурнаясхема устройства; на (риг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.45Устройство для деления. двух аналоговых сигналов содержит управляемый генератор 1 линейного напряжения, генератор 2 тактовых импульсов, первый блок3 сравнения, второй блок 4 сравнения,50триггер 5, переключатель 6, источник7.сигнала делимого, источник 8 сигнала делителя, первый делительный резистор 9, второй делительный резистор 10,шину 11 нулевого потенциала,55На. первыйвход управляемого гвнератора 1 линейного напряжения поступаетсигнал делителя Цот источника 8 сигнала делителя, второй вход генератора 1 6 фподключен 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 О ( от источника 7 сигнала делимого , а второй вход блока 3 сравнения подключен к общей точке по- последовательно 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. 2 а), формируемого генератором 2 тактовых импульсов, на выходе управляемо. о генератора 1 линейного напряжения вырабатывается пилообразное напряжение Ц , Я (фиг, 2 б), наклон которого определяется сигналом делителя.где Й - 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 0(фиг, 2 б), фиксирует момент времени 1 динамической компенсации уровня 03 и пилообразного напряжения (3Я . В этот момент триггер 5 устанавливается блоком 3 сравнения в одно из устойчивых состояний, например в состояние логической "1, Блок 4 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал делимого 04 , фиксирует момент времени динамической компенсации напряжения2 уровнем пилообразного напряжения (1) и возвращает триггер 5 в исходное состоя ние, например в состояние логического фОф, длительность импульса 61, формируемого триггером 5, соответствует промежутку времени между моментамиии выражается следующим образомЕсли подвижный контакт переключателя 6 замкнут с неподвижным контак 7823том, соединенным с источником 7 сигнала делимого, тоЭ 1йяр5где й, , й, - величины последовательно соединенйых делительных резисторов 9 и 1 О соответственно.Тогда выражение (2) приводится к виду10д 1 =- - :А - (3)Л Р 1 0 Ок ,огде Д - постоянный коэффициент.Если подвижный контакт переключате 15 ля 6 замкнут с неподвижным контактом, соединенным с источником 8 сигнала делителя, то О: 0 . и выражение ( 2)приведется к виду 220ЛО Л Вч Л Од 1-- - Ь Н)3Н,1 К Д+В.К 01Зависимость полученного отношения 25 входных напряжений от постоянного коэффициента А в выражении (3) или от постоянных коэффициентов Л/К и Д в выражении (4) может быть легко учтена при измерении длительности импульса д 1 30 на выходе триггера 5. Схема функционирует в течение длительности тактового импульса. С приходом следующего тактового импульса измерительный цикл повторяется. 35Предлагаемое устройство позволяет, по сравнению с известными, определить отношение двух аналоговых сигналов с меньшими аппаратурными затратами при40 сохранении высокой точности. Резистивный делитель, служащий для формирования управляемого опорного напряжения, позволяет исключить влияние изменения характеристик сумматора и источника45 опорного напряжения, при этом частное 66 6не зависит от уровня опорного напряжения.Формула изобретенияУстройство для деления аналоговыхсигналов, содержащее управляемый генератор линейного напряжения, к первомувходу которого подключен вход источника сигнала делителя, второй вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход подключен к первымвходам первого и второго блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения подключен к источнику опорного напряжения, второй вход второго блока сравнения подключен ко входу источника синала делимого, выходы первого и второго 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, сцелью упрощения устройства, оно дополнительно содержит переключатель и длитель на резисторах, причем первыйнеподвижный контакт переключателя подключен ко входу источника сигнала делимого, второй неподвижный контактподключен ко входу источника сигналаделителя, а подвижный контакт подключен к первому крайнему выводу делителя напряжения, средний вывод которогоподключен ко второму входу первогоблока сравнения, а второй крайний вывод делителя напряжения подключен к ;шине нулевого потенциала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Богданов В. В., Богородицкий А. А.и др. Цифровые электроизмерительныеприборы. М., Энергия", 1972.2, Куликов С. В., Чистяков Б, В.,Дискретные преобразователи сигналовна транзисторах. М., Энергия, 1972.3. Карпов Р, Г., Карпов Н. Р, Преобразование и математическая обработкаширотно-импульсных сигналов. М Машиностроение", 1977, с, 1.5 (прототип).