Пороговое устройство

Й НжаътЮ %Ю ВО, содерь, первыйсточникулярныйтороговыводамителя, а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ.НОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЯТЕЛЬСТ"Мирф, 1973, с,59.2. Авторское свидетельство СССРйф 459847, кл 0 05 В 1/01 1975(54) (57). ПОРОГОВОЕ УСТРОйсжащее операционный усилителвход которого подключен к ивходного напряжения, двухпоисточник питания, выводы косвязаны с соответствующимипитания операционного усили общая точка - с общим выводом устройства, источник опорного напряжения, между первым и вторым выводами которого включены последовательно соединенные первый, второй и третий резисторы, а второй вывод источника опорного напряжения связан с общим выводом устройства, и ключ, первый вывод которого соединен с выходом операционного усилителя второй " с общим выводом устройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и стабильности соотношения порогов во всем диапазоне входного сигнала, в него введен четвертый резистор, включенный между общей точкой соеди- а нения первого и второго резисторов и третьим выводом ключа, а общая точка соединения второго и третьего резисторов подключена к второму входу операционного усилителя,1037203 2 рован ключом, управляемым сигналом свыхода операционного усилителя,Недостатками известного устройстваявляются невысокая точность и стабильность соотношения порогов в области малых значений входного сигнала,ограниченный диапазон возможных значений соотношения порогов и формирование выходной характеристики только 0 гистерезисного вида. 20 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в автоматических системах регулирования и контроля.Одним из путей повышения помехоустойчивости автоматических систем управления и контроля при сохранении их быстродействия является использование пороговых устройств с выходными характеристиками гистерезисного вида. 1Возможность повышения точностных характеристик таких систем в значительной степени определяется достижимыми точностью и стабильностью ко-. эффициента возврата (Кв) пороговых устройств, определяемого как соотношением напряжения порога отпускания (Оцп ) к напряжению порога срабатываййя (О ) и К =0,./О р.Величина коэффициента возврата может устанавливаться в пределах 0 ( 1 Кв 1 с 1, При этом устанавливаемый диапазон допусков на величину коэффициента возврата в относительных единицах обычно в несколько раэ 25 меньше диапазона допусков на напряжение порога срабатывания.Известно пороговое устройство на основе операционного усилителя, использующее положительную обратную 30 связь для формирования гистерезисной характеристики (.13Однако это устройство характеризуется недостаточной точностью установки коэффициента возврата, требуючф 35 щеи индивидуальной регулировки после изготовления устройства или замены неисправного элемента схемы,.и недостаточной стабильностью коэффициента возврата в процессе эксплуатации (погрешность коэффициента возврата превышает 77.),Наиболее близким по технической сущности к изобретению является поро" говое устройство на основе операцион 45 ного усилителя, содержащее ключ, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, один вход которого соединен с источником входного сигюала, а второй - с реэистивным делителем напряжения и через один из50 резисторов делителя напряжения - с источником опорного напряжения Г 23 . В известном устройстве, с целью устранения влияния регулировки поро гов на режимы работы схемы и повышения стабильности порогов, один из ре" зисторов делителя напряжения зашунтиЦель изобретения - повышение точности и стабильности соотношения порогов во всем диапазоне изменениявходного сигнала, расширение возможного диапазона значений соотношенияпорогов и обеспечение возможности формирования выходной характеристики какгистереэисного вида, так и вида допускового контроля.Поставленная цель достигается тем,что в пороговом устройстве, содержащем операционный усилитель, первыйвход которого подключен к источникувходного напряжения, двухполярный источник питания, выводы которого связаны с соответствующими выводами питания операционного усилителя, а общая точка - с общим выводом устройства, источник опорного напряжения,между первым и вторым выводами которого включены последовательно соединенные.первый, второй и третий резисторы, а второй вывод источникаопорного напряжения связан с общимвыводом устройства, и ключ, первыйвывод которого соединен с выходомоперационного усилителя, второйс общим выводом устройства, введенчетвертый резистор, включенный междуобщей точкой соединения первого ивторого резисторов и третьим выводомключа, а общая точка соединения второго и третьего резисторов подключенак второму входу операционного усилителя,На фиг.1 представлена схема предложенного устройства; на фиг.2 - выходная характеристика порогового устройства с гистерезисом; на фиг.3схема предложенного устройства с характеристикой допускового контроля;на фиг.4 - выходная характеристикапорогового устройства допусковогоконтроля,Пороговое устройство (фиг.1, фиг;3)содержит операционный усилитеЛь 1,клюц 2 на транзисторе 3 и резисторе 4,делитель напряжения на резисторах 5-7Отп "от п.о+ где О =Ертцюм и 3 10372 и резистор 8, двухполярный источник 9 питания, источник 10 опорного напряжения, источник 11 входного напряжения.Пороговое устройство(фиг,1) с выходной характеристикой гистерезисного вида (фиг.2) работает следующии образом,Выбор полярности источника 10 опорного напряжения определяет по лярность выходного напряжения усилителя 1 в исходном "остоянии и тип проводимости транзистора 3. При положительной полярности используется транзистор и-р-и типа и выходное напряжение усилителя 1 в исходном состоянии имеет отрицательную полярность, При отрицательной полярности используется транзистор р-и-р типа и выходное напряжение усилителя 1 в 20 исходном состоянии имеет положительную полярность.Таким образом, в исходном состоянии на выходе усилителя 1 устанавливается напряжение, запирающее ключ 2. 25 При этом на инвертирующем входе усилителя 1 опорное напряжение порога срабатывания определяется выражениемО = ЕР-С " РБ+ Рб+ Р.30 где Р Р и Р- соответственно сопротивления резисторов 5, 6 и 7;Е- напряжение опорногоисточника.35 В данной формуле по тем же соображениям, что и для известного устройства не учтено шунтирующее влияниеЮ конечного сопротивления разомкнутого ключа 2. При достижении входным напряжением (совпадающей с напряжением Е поплярностью) величины напряжения Цсрусилитель 1 скачком изменяет полярность выходного напряжения, При этом ключ 2 открывается и шунтирует через резистор 8 резисторы б и 7 делителя, уменьшая опорное напряжение на входе усилителя 1 до напряжения порога от- пускания 03 4О - остаточное напряжение на замкнутом ключе 2;Рв - сопротивление резистора 8.При уменьшении амплитуды входного сигнала до напряжения О.усилитель 1 скачком изменяет полярность выходного напряжения, ключ 2 размыкается и на инвертирующем входе усилителя 1 вновь устанавливается опорное напряжение порога срабатывания О , т.е. восстановилось исходное состояние устройства.Пороговое устройство (фиг.3) с выходной характеристикой вида допуско" .вого контроля (фиг.1) работает следующим образом,В данной схеме, как и в предыдущем варианте, при положительной полярности напряжения Е используетсятранзистор и-р-и типа, а при отрицательной - транзистор р-и-р типа. Отличие состоит в том, что полярность.,выходного напряжения усилителя 1 вйсходном состоянии соответствует полярности напряжения Е,В исходном состоянии на выходеусилителя 1 устанавливается напряжение, отпирающее ключ 2. При этом на.неинвертирующем входе усилителя 1 установится опорное напряжение меньшего порога О .При достйжении входным сигналом(совпадающей с напряжением Е полярностью) величины напряжения Ов ампотплитуда выходного напряжения усилителя 1 уменьшается до прямого напряжения эмиттер-база транзистора 3, Дальнейшее увеличение входного сигналавызывает уменьшение выходного напряжения усилителя 1. При этом транзистор 3, находясь в линейном режиме работы, обеспечивает соответствие опорного напряжения величине входного сигнала за счет уменьшения шунтирующеговоздействия на резисторы 6 и 7 делителя напряжения. Таким образом, усилитель 1 охвачен отрицательной обратной связью и находится в линейном режиме работы. Линейный режим работыусилителя 1 сохраняется до тех пор,пока его выходное напряжение неуменьшиться до напряжения порога нечувствительности транзистора 3, Приэтом обратная связь размыкается и усилитель 1 переходит в компараторныйрежим работы, При этом на неинвертйрующем входе усилителя 1 установитсянапряжение большего порога срабаты 1037203вания Ор . При превышении входным сигналом опорного напряжения Ос выходное напряжение скачком нарастает до максимального значения и имеет полярность, противоположную полярнос-ти этого напряжения в исходном состоянии устройства. При уменьшении входного сигнала до напряжения О выходное напряжение усилителя 1 скачком уменьшается и усилитель работает в линейном режиме. При уменьшении вход" ного сигнала до напряжения Оовыходное напряжение усилителя 1 скач" ком нарастает до максимального зна" чения и имеет полярность, соответствующую полярности в исходном состоянии устройства,Таким образом, предлагаемое устройство характеризуется повышенной точностью и стабильностью соотношения порогов в области малых значений входного сигнала, расширенным диапазоном возможных значений соотношения. порогов и обеспечивает возможность формирования выходной характеристикидвух видов гистерезисного вида ивида допускового контроля, чем и обеспечивается достижение поставленнойцели,Технико-экономический эффект предлагаемого устройства по сравнению с известным состоит: в повышении точности и стабильности соотношения порогов на один-два порядка при работе с входными сигналами малого уровня (за счет уменьшения влияния технологического разброса и нестабильности остаточного напряжения ключа и нестабильности напряжения опорного источника); в расширении диапазона возможных значений соотношения порогов; в расширении функциональных воэможностей за счет обеспечения универ- . сальности устройства, позволяющей формировать выходную характеристику как гистереэисного вида, так и вида допускового контроля.1037203 Составитель Г.НефедоваРедактор В,Лазаренко Техред И,Надь КоРректор В.Бутяг к лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,008/48 Тираж 874 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушска