Устройство для выделения максимального сигнала

( )959098 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликГоеудврствеккыв комитет Опубликовано 15.09.82. Бюллетень 34пв делам кзобретенкй и открытийДата опубликования описания 25.09.82 ЪВ. Е. Васильев, В. П. Антонов и В. И, Смык(72) Авторы изобретен 1) Заявител 54) УСТРОЙСТВО Д,ЛЯ ВЫДЕ,ЛЕНИЯ МАСИГНА,ЛА АЛЬНОГО ной полярностипогрешность,падений напряжных усилителей Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для мажоритарной выборки сигналов, содержащее три операционных усилителя, выходы которых соединены через стабилитроны с соответствующими входами мажоритарного блока, выходом подсоединенного к элементу нагрузки и через масштабные резисторы отрицательной обратной связи - к одним входам операционных усилителей. Первый, второй и третий входы устройства через другие резисторы соединены с другими входами соответственно первого, второго и третьего операционных усилителей, В устройстве резко уменьшена погрешность за счет глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей операционные усилители и другие элементы устройства, кроме того, устройство работоспособно при входных сигналах любой полярности 2.Однако устройство не обеспечивает выборку максимального по напряжению сигИзобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в контрольно-измерительной технике в различных системах автоматического управления.Известно устройство для выделения ка нала с максимальным сигналом, содержащее в каждом канале следящий усилитель на двух транзисторах разного типа проводимости. Коллектор первого транзистора каждого усилителя соединен с базой второго транзистора и через нагрузочный резистор подключен к шине отрицательного напряжения питания, к которой также подключен эмиттер второго транзистора. Эмиттеры первых транзисторов всех усилителей соединены между собой и через резистор подключены к шине положительного напряжения питания. Резистор нагрузки в коллекторной цепи второго транзистора каждого усилителя подключен через диод к эмиттеру первого транзистора. Тремя входами устройства являются базы первых транзисторов, а тремя его выходами, - коллекторы вторых транзисторов усилителей 11.Недостатком этого устройства является то, что оно работоспособно только при одвходных сигналов и имеет бусловленную различием ения на элементах отдельнала, что ограничивает диапазон изменения входных сигналов.Цель изобретения - расширение диапазона изменения входных сигналов.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для выделения максимального сигнала, содержащем первый, второй и третий операционные усилители, шесть масштабных резисторов, мажоритарный блоК и элемент нагрузки, один вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, а второй вывод подключен к выходу мажоритарного блока, к первым выводам первого, второго и третьего масштабных резисторов и является выходом устройства, вторые выводы первого, второго и третьего масштабных резисторов подключены к инвертирующим входам соответственно первого, второго и третьего операционных усилителей, неинвертнрующие входы которых подключены к первым выводам соответственно четвертого, пятого и шестого масштабных резисторов, второй вывод четвертого масштабного резистора является первым входом устройства, второй вывод пятого масштабного резистора является вторым входом устройства, введены седьмой, восьмой, девятый и, десятый масштабные резисторы, первые выводы седьмого, восьмого и девятого масштабных резисторов подключены к шине нулевого потенциала, а их вторые выводы подключены к неинвертирующим входам соответствующих операционных усилителей, первый вывод десятого масштабного резистора подключен к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, второй вывод десятого масштабного резистора подключен к второму выводу четвертого масштабного резистора, а второй вывод шестого масштабного резистора подключен к второму выводу пятого масштабного резистора, выходы первого, второго и третьего операционных усилителей подключены соответственно к первому, второму и третьему входам мажориаторного блока.Мажоритарный блок содержит девять диодов и четыре токозадающих резистора, аноды первого и шестого диодов объединены и являются первым входом мажориаторного блока, аноды второго и третьего диодов объединены и являются вторым входом мажоритарного блока, аноды четвертого и пятого диодов объединены и являются третьим входом мажориаторного блока, катоды первого, второго и седьмого диодов , объединены и подключены к первому выво ду первого токозадающего резистора, катоды третьего, четвертого и восьмого диодов объединены и подключены к первому выводу второго токозадающего резистора, катоды пятого, шестого и девятого диодов объединены и подключены к первому выводу третьего токозадающего резистора, вторые выводы первого, второго и третьего токозадающих резисторов объединены и подключены к шине отрицательного напряжения питания, аноды седьмого, восьмого и девятого диодов объединены и подключены к первомувыводу четвертого токозадающего резистора и являются выходом мажоритарного блока, второй вывод четвертого токозадающего резистора подключен к шине положительного напряжения питания.Такая организация связей входов. устройства с входами операционных усилителей позволяет осуществлять выборку максимального по направлению сигнала из двух входных сигйалов одинаковой полярности или двух синфазных сигналов переменного тока, и обеспечивает расширение диапазона изменения входных сигналов.15 На чертеже приведена функциональнаясхема устройства для выделения максимального сигнала.Устройство для выделения максимального сигнала содержит три операционных 20усилителя (ОУ) 1 - 3, мажоритарный блок 4, масштабные резисторы 5 - 14, элемент нагрузки 15. Мажоритарный блок содержит три выборки по максимуму 16 - 18 ивыборку по минимому 19, образованные соответствующими диодами 20 - 28 и токоза дающими резисторами 29 - .32.Устройство для выделения максимального сигнала работает следующим образом.При поступлении на входы устройстваположительных сигналов Овх, ) 11 вна выходе ОУ 1 устанавливается положительное напряжение, меньшее чем на выходе ОУ 3 и большее, чем на выходе ОУ 2, что обеспечивается равенством коэффициентов передачи ОУ 1 и ОУ 2 и тем, что коэффициент передачи ОУ 3 больше, чем ОУ 1 и ОУ 2.Это доетигается соответствующим выбором величин сопротивлении резисторовж,8 - 14 делителей напряжения. Глубина отрицательной обратной связи для ОУ 1 - 3 выбирается одинаковой. Положительное напряжение с выхода ОУ 3 через верхний 40 диод 4 выборки по максимуму 1,8 и нижний диод 23 выборки по максимуму 17 посту-;.пает на катоды этих диодов, запирая При этом нижний диод 21 выборки и верхний диод 22 выборки 17, поскольку на аноды диодов поступают меньшие по величине 45положительные напряжения, На катоды диодов 20 и 21 выборки 16 поступит напряжение с выхода ОУ 1, так как напряжение с выхода ОУ 2 меньше и нижний диод 21 выборки 16 заперт.50 Таким образом, на катод верхнего диода 26 выборки по минимуму 19 поступает сигнал с выхода ОУ 1, на катоды двух нижних диодов 27 и 28 выборки 19 - сигнал с выхода ОУ 3. На аноды диодов выборки 19, а следовательно, и на выход устройства поступает сигнал с катода верхнего диода 26, так как он является меньшим из трех поступивших на входы выборки 19, и два нижних диода 27 и 28 заперты менееТаким образом, на катоды верхнего и нижнего диодов схемы выборки по минимуму 19 поступает си гнал с выхода ОУ 1, на катод среднего диода схемы выборки по минимуму 19 - сигнал с выхода ОУ 2, На аноды этих диодов, а следовательно, и на выход устройства, поступает сигнал с катода среднего диода, т. е, с выхода ОУ 2, так как он является менее положительным и заперт верхний и нижний диоды схемы выборки 19. Таким образом, на выход устройства поступает сигнал - КУв 1Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет выборку максимального по напряжению сигнала из двух входных сигналов одинаковой полярности либо из двух синфазных сигналов переменного тока, что позволяет расширить диапазон изменения входных сигналов и позволяет применить его для надежного резервирования двухканальных устройств автоматики и контрольно-измерительной техники. 40 45 50 55 положительным сигналом анода по сравнению с сигналом на катоде. Для обеспечения требуемого режима работы устройства напряжение + 11 т, выбирается большим, чем максимально возможное положительное напряжение с выходов ОУ 1, ОУ 2, ОУЗ. При этом мажоритарный блок 4 передает на свой выход напряжение одного из своих трех входов, которое является средним по величине. На выходе мажоритарного блока 4 устанавливается напряжение 0 вых = К 4 х, 1 О являющееся аналогом максимального входного сигнала (коэффициент передачи К определяется величинами сопротивлений резисторов 8,12 делителей напряжения и резисторов 5 - 7 отрицательной обратной связи. 5При поступлении на входы устройства сигналов 0 вхг ) Ц , на его выход аналогичным образом поступает сигнал Ощ=К 1 вхг .При поступлении на входы устройства отрицательных сигналов (-1.)з ) )(. 1-/вх) на выходе ОУ 2 устанавливается отрицательное напряжение по величине меньшее, чем на ОУЗ и большее, чем на ОУ 1. Напряжение с выхода ОУ 1, являясь более положительным, проходит на катоды верхнего 25 диода схемы выборки по максимуму 16 и нижнего диода схемы выборки 18, запирая вторые диоды указанных выборок. Сигнал с выхода ОУ 2 поступает на катоды диодов схемы выборки 17 через верхний диод выборки, поскольку нижний диод выборки заперт менее положительным сигналом на его диоде с выхода ОУЗ. Для обеспечения требуемого режима работы устройства напряжение источника (-БД выбирается по величине большим, чем максимально воз-. можное отрицательное напряжениес выходов ОУ 1, ОУ 2, ОУЗ. Формула изобретения1. Устройство для выделения максимального сигнала, содержащее первый, второй и третий операционные усилители, шесть масштабных. резисторов, мажоритарный блок и элемент нагрузки, один вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, а второй вывод подключен к выходу мажоритарного блока, к первым выводам первого, второго и третьего масштабных резисторов и является выходом устройства, вторые выводы первого, второго и третьего масштабных резисторов подключены к инвертирующим входам соответственно первого, второго и третьего операционных усилителей, неинвертирующие входы которых подключены к первым выводам соответственно четвертого, пятого и шестого масштабных резисторов, второй вывод четвертого масштабного резистора является первым входом устройства, второй вывод пятого масштабного резистора является вторым входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона изменения входных сигналов, в него введены седьмой, восьмой, девятый и десятый масштабные резисторы, первые выводы седьмого, восьмого и девятого масштабных резисторов подключены к шине нулевого потенциала, а их вторые выводы подключены к неинвертирующим входам соответствующих операционных усилителей, первый вывод десятого масштабного резистора подключен к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, второй вывод десятого масштабного резистора подключен к второму выводу четвертого масштабного резистора, а второй вывод шестого масштабного резистора подключен к второму выводу пятого масштабного резистора, выходы первого, второго и третьего операционных усилителей подключены соответственно к первому, второму и третьему входам мажоритарного блока.2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мажоритарный блок содержит девять диодов и четыре токозадающих резистора, аноды первого и шестого диодов объединены и являются первым входом мажоритарного блока, аноды второго и третьего диодов объединены и являются вторым входом мажоритарного блока, аноды четвертого и пятого диодов объединены и являются третьим входом мажоритарного блока, катоды первого, второго и седьмого диодов объединены и подключены к первомувыводу первого токозадающего резистора, катоды третьего, четвертого и восьмого диодов объединены и подключены к первому выводу второго токозадающего резистора, катоды пятого, шестого и девятого диодов объединены и подключены к первому выводу третьего токозадающегофрезистора, вторые выводы первого, второго и третьего токозадающих резисторов объединены и подключены/Х,Т. Сакас СоставительТехред А. Бой Тираж 731 Государственного лам изобретении ква, Ж - 35, Рау Патент, г. Ужго новаКорректор Е. РошПодписноета СССР Редактор О. КолеЗаказ 6795/67ВН иков ИИПИ по д 5, Мо ППП екрытийнаб., д. 4/5л. Проектная,комит и от шская од, у 113 Филиалк шине отрицательного напряжения питания, аноды седьмого, восьмого и девятого диодов объединены и подключены к первому выводу четвертого токозадающего резистора и являются выходом мажоритарного блока, второй вывод четвертого токо- задающего резистора подключен к шине положительного напряжения питания. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе