Многоканальное резервированное аналоговое устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюз СоветскихСоциалистическихРеслублик он 984 О 89(22) Заявлено 27.06,80 (21) 2949661/18-24с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 231282. Бюллетень М 47Дата опубликования описания 23.12.82 Р 1)М К з4Н 05 К 10/00С 05 В 19/33Н 03 К 19/23 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ РЕЗЕРВИРОВУСТРОЙСТВО НАЛОГОВО ства конт- езер- об тного устр в нем блок ояния 1-го гналиэа и к области ики и может строения мносистем управвляющимиости и т носвыоч ние Функйства,алиэавируеИзобретение относитс приборостроения и автома ,быть использовано для п ,гократно резервированны ления с несколькими. упр ходами повышенной надеж ти. По основному авт.св, Р 932661 известно многоканальное аналоговое устройство, содержащее в каждом канале операционный усилитель и диодные функциональные преобразователи, выход каждого операционного усилителя соединен с первыми входами соответствующих основного и дополнительных диодных Функциональных преобразователей, инверсный вход каждого операционного усилителя через масштабный резистор в обратной связи соединен с выходом допблнительного диодного функционального преобразователя и с выходом устройства, вторые входы дополнительных диодных функциональных преобразователей объединены между собой в одну точку и йодключены к выходу основного устройства, а каждый вход устройства через входной масштабный резистор соединен с входом соответствующего операционного усилителя11.ЗО Недостатком извес ой является отсутствие а роля исправного сост Р вируемого канала с си ц ей отказе канала.Цель изобретения - расшире циональных возможностей устро в частности, посредством сиги ции об отказе одного из резер мых каналов.Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное резервированное аналоговое устройство введены ключ и диодный мост с двумя баланс- ными резисторами, однонаправленная диагональ которого подключена к положительному и отрицательному полюсам источника постоянного напряжения сосредней точкой, соединенной с общей нулевой шиной устройства, один вывод другой диагонали диодного моста подключен к выходу соответствующего операционного усилителя, второй вывод - к первому входу соответствую .щего дополнительного диодного функци онального преобразователя, первый вход и первый выход ключа подключены к выходному и входному выводам однонаправленной диагонали диодного маста второй вход ключа соединен с по 984089где Е - нап .относительн ного тока 1 13 значени суьмой двух При вы + Вя) пад ческом со одного мо тельном д раэовател Ъгсчитать, ч ви. Ъ инамиого ди ополни- преоб м об 65 и вы ложительным полюсом внешнего источника постоянного напряжения, отрицательный полюс которого объединен с общей нулевой шиной, а второй выход ключа соединен с выходом контроля устройства.При этом ключ содержит два транзистора противоположного типа проводимости и два резистора, причем база первого транзистора соединена с первым выходом ключа, а коллектор через два последовательно включенных резистора соединен с вторым входом ключа и эмиттером второго транзистора, база которого подключена к общей точке соединений резисторов, а коллектор - к второму выходу ключа.На чертеже представлена блоксхема многОканального резервированного аналогового устройства.Устройство состоит из блоков 1 и 2 основного устройства, а в каждом резервируемом канале из блока контроля, содержащего ключ 3 и диодный мост 4. Однонаправленная диагональ диодного моста 4 (выводы 5 и 6) через два балансных резистора .7 и 8 25 соединена с положительным 9 и отрицательным 10 полюсами, источника постоянного напряжения (не показан) со средней точкой 11, объединенной с общей нулевой шиной устройства. Один 30 вывод 12 другой диагонали диодного моста 4 подключается к выходу соответствующего операционного усилителя 13 основного устройства 2,второй вывод 14 этой же диагонали диодного 35 моста 4 соединяется с первым входом 15 соответствующего дополнительного диодного функционального преобразователя основного устройства 2, пер" вый вход 16 и первый выход 17 ключа 3 подключается к выходному б и входному 5 выводам однонаправленной диагонали диодного моста 4. Второй вход 18 ключа 3 соединяется с положительным полюсом 19 внешнего источника постоянного напряжения +Ц (не показан) отрицательный полюс 20.которого объединяется с общей шиной устройства. Второй выход 21 ключа 3 соеди" няется с выходом 22 контроля устройства. Каждый ключ 3 содержит первый и-р-и 23, второй р-и-р 24 транзис.торы и два резистора 25 и 26, причем база первого транзистора 23 соединяется с первым входом 16 ключа 3, эмиттер - с ее первым выходом 17, а 55 коллектор, через два последовательно включенных резистора 25 и 26, сое.диняется с вторым входом 18 ключа 3 и эмиттером второго транзистора 24, база которого подключается к общей 60 точке соединения резисторов 25 и 26, а коллектор - к второму выходу ключа 3.Устройство работает следующи разом. Блок контроля реализует выходнуюпороговую характеристику видагде е - напряжение на выходе 22 контроля устройства;1 ,х- значение выходного тока операционного усилителя 13;1 в - значение тока ограничения воднонаправленной диагоналидиодного моста 4;+ЕЕ - напряжение внешнего источника постоянного напряжения(полюс 19),Физические процессы в блоке контроля рассматриваются в двух режимахработы: исправное состояние 1-го резервируемого канала, когда 1,1отказ в 1-ом резервируемом канале,когда Ъьх 1 чЕоИсправное состояние. Величина внутреннего динамического сопротивленияВдиодного моста 4 зависит от разностивеличин двух токов: тока ограничения 1 в однонаправленной диагонаоли диодного моста 4 (выводы 5 и 6),значение которого определяется выражением 2Е((2) о ряжение источника питани о средней точки и выход,хоперационного усилител е.которого определяется токов согласно выражени 11 ьых 1= 1 1 и 11 ос, где 1 -.значение тока в нагрузке1-го резервируемого канала;К =к +йЕ - ограничительный резисторогов выходной цепи 1-го канала(показан штриховой линией);к - сопротивление нагрузки (непоказано);1. - значение тока в обратнойоссвязи операционного усилителя 13.При значениях 1 ,х 1 о величина сопротивления К определяется динамическим сопротивлением открытых диодов диодного моста 4, которое мало и составляет в среднем десятки ом для значений токов ограничения 1 единицы милиамперполнении условия й , ением напряжения на д противлении й открыт ста 4 и резисторе в д иодном функциональном е основного устройств а 1,д можно пренебреч то напряжение на 1-о. значение выходного тока определяетсявыражениемсео(б) 20где енапряжение на выходе опера-01ционного усилителя 13 (точка А).Пропорциольо изменению,.ны выходного напряжения операционного усилителя-еои его знака происходит сложение или вычитание частейтоков 1 эи 1 о в противоположныхплечах диодного моста 4, что влечетза собой однонаправленные равныеизменения потенциалов на входе 5 ивыходе б диагонали диодного моста,однако относительная разность этихизменений в данном режиме постоянна по величине и равна О В,В исправном состоянии канала базаэмиттерный переход первого транзистора 23 в ключе 3 постоянно находится под исходным обратным напряжением,равным 2 е (где е - падение напря-.40, пР Ржения на открытом диоде), а именно:+еР на эмиттере и -еп на базе транзистора относительно средней точкиисточника питания, Транзистор 23 за-перт и"на выходе 22 контроля напряжение О В,соответствующее логическомусостоянию исправности 1-го резервиРуемого канала - "0".Отказ в 1-м канале.50При рассогласовании потенциаловмежду точкой В и точкой С выше заданного порога отсечки - епР (где еРпадение напряжения на открытом диоде)в .дополнительном диодном функциональном преобразователе основного устройства 2 происходит нарушение линейныхотношений Между входным током и токомобратной связи операционного усилителя 13 в 1-ом канале, что равносильноскачкообразному увеличению выходногонапряжения еб, в точке А. При отсутствии блока контроля это скачкообразное увеличение выходного напряженияе происходит до значения напряжениянасыщения операционного усилителя 13 При значении разности потенциалов(ео -еф 7 О потенциал вывода 5 диод 60 ного моста 4 определяется выражением е =Е - ф-"- + (е . +е )в + е(9) бВ. +Р ,Е пР+ д а потенциал вывода б скачком возрастает до максимального значения +Ещходе устройства (точка В) определяется выражением е = ,-е. -, (4)Выхмгде е - напряжение на, входе 1-го ре(эервируемого канала; К, В - номиналы масштабных реэистоОс ф ЬХров операционного усилите-:ля 13.В частном случае при равенстве номиналов резисторов выражение (4) преобразуется к виду йЕ , его полярность определяетсязнаком текущей разности напряженийна выходе 1-го канала в точке В -е ци осредненного значения напряженияпо всем резервируемым каналам на выходе основного устройства 1 в,точкеС - е , Значение выходного тока 1отказа операционного усилителя 13определяется выражением1 бнас ИЕЗ 1+1 Епр 1)10 3 выхоткад 1 . 9, В)хлоп),(6)Афп 1где Е - значение напряжения насыще-."н .ния операционного усилителя.13 основного устройства 2;е - падение напряжения на открытом диоде в дополнительном диодном функциональномпреобразователе основногоустройства 2;.е , - текущее осредненное значение выходного напряженияосновного устройства 1 повсем резервируемым каналам;1 - максимально допустимое знать"Асп чение выходного тока дляпримененного типа операционного усилителя 13,Для наихудшего случая это рассогласование напряжений достигает значения,равного2 Е , что составляет внассреднем 30 В.Поэтому для выполнения условия(8), чтобы ток 13 вьюоткоза явьхдоп 1-5-ЮмА,номинал резистора КдФ должен бытьв пределах от 3 до б кОм.Рассмотрим физический процесс перераспределения номиналов на выводахб и 5 однонаправленной диагоналидиодного моста 4 для случая отказав 1-ом канале при отсутствии ключевой схемы 3.При значениях вихоъоьа 13 о происходит попарное запирание диодов впротивоположных плечах диодногомоста 4: или Ц,д и 064 или Пр,и 1,в зависимости от знака рассо-.гласования текущего значения выходного напряжения ео операционного усилителя 13 относительно напряжения ена выходе основного устройства, 1.При этом внутреннее динамическое.сопротивление диодного моста Й-до,напряжение ер скачком достигает зна,чения +Ещ , а напряжение на выводе 5или б диодного моста 4 фиксируетсяна ограниченном уровне.10 984089 ИПИ Заказ 996278 Тираж 862 Подписно ент", г.ужгород, ул.Проектная,П и полнительно введены ключ и диодныймост с двумя балансными резисторами,однонаправленная диагональ которогоподключена к положительному и отрицательному полюсам источника постоянного напряжения со средней точкой,соединенной с общей нулевой шиной устройства, один вывод другой диагоналидиодного моста подключен к выходусоответствующего операционного усилителя, второй вывод в . к первому входу соответствующего дополнительногодиодного функционального преобразователя, первый вход и первый выходключа подключены к выходйому и входному выводам однонаправленной диагонали диодного моста, второй вход ключа соединен,с положительным полюсомвнешнего источника постоянного напряжения, отрицательный полюс которого объединен с общей нулевой шиной, 2 О а второй выход ключа соединен с вы- .ходом контроля устройства,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ключ содержит два транзистора противоположноготипа проводимости и два резистора,причем база первого транзистора соединена с первым выходом ключа, а коллектор через два последовательновключенных резистора соединен с вторым входом ключа и эмиттером второготранзистора, база которого подключена к общей точке соединения резисторов, а коллектор - к второму выходуключа. сщИсточники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 932661, кл. Н 05 К 10/00, 1980