Устройство для деления напряжений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сомз Советски кСоциалистическиеРеспублик(51)М. Кл. 6 06 6 7/16 Геоударстееннвй комитет СССР ио делан изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Г. Засла Л. Бенин, А,Н. Борисенко и Харьковский ордена Ленина политехническими институтим, В.И. Ленина(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано в вычислительныхмашинах и моделирующих устройствах,а также в контрольно-измерительной3технике.Известно устройство для делениянапряженият содержащее два делителянапряжения, включенные по мостовойсхеме, в диагональ которой включенкомпаратор, реле, цифровые управляемые сопротивления, и логическуюсхему, входы которой соединены с выходами компаратора, а выходы подключены к двум смежным плечам мостовой схемы, в каждое из которых.включено цифровое управляемое сопро.тивление, причем входы одного изделителей напряжения подключены кисточнику входного напряжения черезконтакты реле 1,Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон делениянапряжений, так как с его помощью можно делить напряжения только в отношении 2:1.Известно также устройство, содержащее резистивную мостовую схему, в одно из плеч которой включено цифровое управляемое сопротивление, соединенное через дешифратор с блоком отсчета и через блок управленияс нуль-органом, подключенным к одной из диагоналей мостовой схемы, два полевых транзистора, каждый из которых включен в плечо мостовой схемы, смежное с плечом цифрового уп" равляемого сопротивления, а источйикн входных напряжений включены между источником и затвором соответствующего транзистора Г 2Однако для этого устройства характерна недостаточная. точность деления из-эа различной крутизны пре-. образователей напряжения-сопротивление. Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату20 45Цель изобретения - повышение быстродействия устройства,Указанная цель достигается тем,что в устройство для деления напря 50жений введены усилитель и сумматор,вход усилителя соединен со входомуправляемого генератора линейногонапряжения, вход усилителя подключенк выходу второго блока сравнения,выход усилителя подключен к первомувходу сумматора, второй вход которого подключен к выходу управляемогогенератора линейного напряжения,а выход сумматора подключен ко входу 3 83041к предлагаемому является устройстводля деления напряжений, содержащеерезистивный мост, первая вершинакоторого подключена к шине нулевогопотенциала, между первой и второйвершинами резистивного моставключен линейных преобразовательнапряжение-сопротивление, между первой и третьей вершинами резистивногомоста включен эталонный резистор, 10в диагональ между второй и третьейвершинами резистивного моста включен управляемый источник питания,управляемый генератор линейного напряжения, первый блок сравнения, первый вход которого подключен ктретьей вершине резистивного моста,второй вход первого блока сравненияявляется входом сигнала-делителя,а выход подключен к управляющемувходу управляемого источника питания, второй блок сравнения, первыйвход которого подключен к четвертойвершине резистивного моста, второйвход второго блока сравнения является входом сигнала-делимого, авыход подключен к управляющемувходу управляемого генератора линейного напряжения.Выходной сигнал в таком устройстве З 0снимается с выхода управляемого генератора линейного напряжения и частное от деления входных напряженийпропорционально установившемуся значению выходного напряжения этого ге- з 5нератора 31.Однако так как в генераторе линейного напряжения происходит интегрирование напряжения, то требуется некоторый промежуток времени для получения установившегося значения выходного сигнала, вследствие чего быстродействие устройства оказываетсянизким,2 4преобразователя напряжения-сопротивление и является выходом устройства.На фиг. 1 представлена блоксхема устройства для деления напряжений; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит резистивный мост 1 , между первой и второй вершинами которого включен линейный преобразователь напряжение-сопротивление 2, а между первой и третьей вершинами включен эталонный резистор 3. В диагональ между второй и третьей вершинами резистивного моста 1 включен управляемый источник 4 питания, управляющий вход которого соединен с выходом блока 5 сравнения, Первый вход блока 5 сравнения подключен к эталонному резистору 3, а второй - к источнику напряжения делителя. Первый вход блока 6 сравнения соединен с четвертой вершиной резистивного моста 1, второй вход блока б сравнения соединен с источником напряжения делителя, а выход - с управляющим входом управляемого генератора 7 линейного напряжения и входом усилителя 8. Выход управляемого генераторалинейного напряжения и выход усилителя 8 соединены соответственно со входами с сумматора 9, выход которого связан со входом линейного преобразователя 2 напряжение-сопротивление и выходом устройства.Устройство для деления напряжений работает следующим образрм.Рассмотрим случай, когда входные напряжения О и О равны нулю.В этом случае выходное напряжение блока 5 сравнения, являющееся входным напряжением управляемого источника 4 питания, равно нулю, вследствие чего равно нулю и йапряжение питания О,1 резистивного моста 1. При этом напряжение О равно нулю, а так как напряжение О на втором входе блока 6 сравнения также равно нулю, то равно нулю напряжение и на выходе блока 6 сравнения. В результате этого выходные напряжения управляемого генератора 7 линейного напряжения, усилителя 8 и сумматора 9 также равны нулю. Таким образом, при равенстве нулю обоих входных напряжений О и О выходное напряжение О устройства для деления напряжений, равно нулю.830412 35 О = Ох 012 (5) 5Рассмотрим случай, когда О Фа и Ор Фа. При этом на выходе блока 5 сравнения появляется разностный сигнал, равныйО = О- ОЯТ,гце 11 - напряжение на эталонном1резисторе 3.Этот сигнал управляет выходным напряжением управляемого источника 4 питания. Так как канал управляющий 10 вход - выход управляемого источника 4 питания обладает усилительными свойствами, то в выражении (1) величина Ор пренебрежимо мала по сравнению с величинами О и 0 , вслед ствие чего справедливо равенство:О = О (2) На выходе блока 6 сравнения в этом случае действует разностный сигнал Од, равный 20Од=О-З, (3) где О - напряжение между третьейвершиной и шиной нулевогопотенциала резистивного моста 1. 25Разностный сигнал О поступает на входы управляемого генератора 7 линейного напряжения и усилителя 8, В первый момент после поступления этого сигнала на выходе управ ляемого генератора 7 линейного напряжения сигнал равен нулю, а на выходе усилителя 8 сигнал несколько меньше сигнала О. По мере роста выходного напряжения управляемого генератора 7 линейного напряжения выходное напряжение сумматора 9 растет, вследствие чего растет и выходное сопротивление Вх линейного преобразователя 2 напряжение-сопро-, 40 тивление согласно соотношениюВх =Вот(1+КО) (4) где К - коэффициент передачи линейного преобразователя 2 напряжение 5 сопротивление.При этом резистивный мост оказывается несбалансированным и его выходное напряжение О отличается от куля. Величина О определяется следующим50 образом: где О - падение напряжения навыходном сопротивлении В) линейного преобразователя2 напряжение-сопротивлениеОВ - падение напряжения на резисторе В резистивного моста 1. В случае входного сопротивленияблока 6 сравнения, значительно большего любого из сопротивлений резистивного моста 1 по сопротивлениямсВ и В протекает один и тот жеток, вследствие чего сраведливо соотношение:ЭВВ - 0/О т,С учетом выражения (4) после необходимых преобразований последнеесоотношение принимает видОк = эт( КО) (6)Величина напряжения ОВ находктсятаким образом:ОВ=0,5(оэт+ Ох) =Оут+050 эг КО (7)После подстановки выражений (6) и(7) в выражение (5) определяется напряжение О.О:Оэт+ О, КО-О,т,5 ц,тК 0=0,5 КО. Ц(8)Напряжение О является сигналомотрицательной обратной связи и, какследует из последнего выражения,растет по мере увеличения выходногонапряжения О сумматора, а разностный сигнал О при этом уменьшаетсяВ результате этого выходной сигналусилителя 8 уменьшается, а выходнойсигнал управляемого генератора 7линейного напряжения нарастаетс уменьшающейся скоростью,Благодаря усилительным свойствамуправляемого генератора 7 линейногонапряжения и усилителя 8, а такженаличию отрицательной обратной связи,в установившемся режиме разностныйсигнал 0 близок к нулю и выражение (3) принимает вид:0 =ОЗС учетом полученного выраженияи соотношения (2) выражение (8)преобразуется к видуО а, 5 око,откуда выражение для выходного сигнала 0 устройства определяется такимобразом: О = 20/КЦ Таким образом, когда входные на, пряжения 0.1 М Оотличны от нуля, выходной сигнал устройства пропорционален отношению О/ОВременные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства в рассматриваемом случае, приведечы на фиг. 2.Предположим теперь, что О А 0, О= 0.В этом случае на выходе блока 5 сравнения действует разностный сигнал Ц, являющийся управляющим сигналом для управляемого источника830412 45 4 питания. Так как при этом 0 Ф 0,то между первой и второй вершинамирезистивного моста 1 прилагаетсянапряжение О , отличное от нуля,Как и в предыдущем случае, в установившемся режиме О = О , Так какна втором входе блока 6 сравнениясигнал отсутствует, то на его выходесигнал также отсутствует, вследствие чего на выходах усилителя 8 1 Ои управляемого генератора 7 линейного напряжения сигнал также отсутствует. В этом случае на выходесумматора 9 действует нулевой сигнал, являющийся управляющим для линейного преобразователя 2 напряжениесопротивление. Согласно выражению(4) выходное сопротивление К линейного преобразователя 2 напряжениесопротивление равно в этом случае 20.сопротивлению ВГ эталонного резистора 3, резистивный мост 1 оказывается сбапансированным и на первыйвход блока 6 сравнения напряжение непоступает. Таким образом, когда делимое . 5напряжение О=О, а напряжение 01 .делителя отлично от нуля, выходное напряжение О устройства для деления напряжений равно нулю,Рассмотрим случай, когда напряже- ЗОние О 4 0, а напряжение О 1 дели -теля равно нулю. Так как на второмвходе блока 5 сравнения сигнал отсутствует; то. отсутствует сигнал ина выходе блока 5 сравнения. При 35этом на управляющий вход управляемого источника 4 питания сигнал не поступает и напряжение 01 питания резистивного моста 1, подаваемое междупервой и второй его вершинами, равно нулю и выходное напряжение Орезистивного моста 1 также равнонулю при любых соотношениях сопротивлений К и Й,т,Так как на первом входе блокаб сравнения действует сигнал нулевой, то на выходе этого блока разноетный сигнал 05,= О, который отличенот нуля, В этом случае на выходе усилителя 8 действует отличное от нулянапряжение, поступающее на первыйвход сумматора 9. На второй вход сумматора 9 с выхода управляемого генератора 7 линейного напряжения посту-.пает плавно нарастающее напряжение.При этом на выходе сумматора 9 действует нарастающее во времени напряжение и вследствие отсутствия напряжения О разностный сигнал на выходе блока 6 сравнения остается равным входному напряжению О и в случае идеального интегрирования напряжения управляемым генератором 7 линейного напряжения выходной сигнал О устройства растет до бесконечности.Таким образом 1 благодаря введению усилителя и сумматора график выходного напряжения устройства на временной диаграмме начинается не с нуля, как это имеет место в известном устройстве, а с некоторого отличного от нуля значения, вследствие чего время, необходимое для достижения выходным сигналом установившегося значения, сокращается и быстродействие устройства повышается Формула изобретения Устройство для деления напряжений, содержащее резистивный мост, первая вершина которого подключена к шине нулевого потенциала, между первой и второй вершинами резистивного моста включен линейный преобразователь напряжение-сопротивление, между первой и третьей вершинами резистивного моста включен эталонный резистор, в диагональ между второй и третьей вершинами резистивного моста включен управляемый источник питания, управляемый генератор ли- нейного напряжения, первый блдк сравнения, первый вход которого подключен к третьей вершине резистивного моста, второй вход первого блока сравнения является входом сигнала- делителя, а выход подключен к управляющему входу управляемого источника питания, второй блок сравнения первый вход которого подключен к четвертой вершине резистивного моста, второй вход второго блока сравнения является входом сигнала-делимого, а выход подключен к управляющему входу управляемого генератора линейного напряжения, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство для деления напряжений введены усилитель и сумматор, вход усилителя подключен к выходу второго. блока сравнения, выход усилителя подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу уп8304 равляемого генератора линейного напрякения, а выход сумматора подключен ко входу преобразователя напряжение-сопротивление и является выходом устройства.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 2. 4/5оектная,г. Ужгор ул Редактор И, Касардааеаещ ЮЩ аЮш Заказ 3804787 ВНИИПИ Государст по делам изо 13035 Иосквад. д.аТиржк 745енного комитета СССРретений и открытийЖРаушская наб. ова Ко екто Н. Швь ка