Устройство для измерения отношения двух напряжений

)." )вйыФ 6 .дс.М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола и Львовский лесотехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 494702, кл. С 01 К 19/10, 1972.2. Авторское свидетельство СССР В 983562, кл. С 01 К 19/10, 1982,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯОТНОШЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее пять нуль-органов, к первым входам четырех из них и второму входупятого подключены соответственнопять источников напряжения, другиевходы куль-органов объединены, являются первым выходом устройства иподключены к первой обкладке первогоконденсатора,. вторая обкладка которого заземлена, и через первыйрезистор - к первому выходу первогоключа, вход которого заземлен, причем упомянутый выход устройстваподключен к выходу второго ключа,вход которого связан с источникомопорного сигнала, второй источникопорного напряжения подключен черезвторой резистор к входу третьего.ключа, выход которого через интегратор связан с первым входом шестого нуль-органа, а третий источникопорного напряжения через третийрезистор подключен к входу четвертого ключа, выход которого связан с входом интегратора, а второй вход шестого нуль-органа заземлен, шину "Сброс", к которой подключены К- входы первых шести триггеров, 1) входы которых соединены с шиной лоФгической единицы, а к входам С которых подключены соответственно по одному источник импульсов "Пуск", выходы второго, третьего, четверто-го, пятого н первого нуль-органов, пять элементов И и два элемента ИЛИ, причем инверсный выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход четвертого элемента И, к входам которого подключены соответственно нрямой выход пятого и инверсный выход шестого триггеров, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, к второму входу которого и второму входу третье го элемента И подключен инверсный выход пятого триггера, прямой выход второго триггера. соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого связан с инверсным входом третьего триггера, прямой выход четвертого триггера соединен с первым входом третьего элемента И, первый и второй входы пятого элемента И соединены соответственно с прямыми выходами шестого и седьмого триггеров, а выход пятого элемента И связан с вторым входом второго элемента ИЛИ и управляющим входом четвертого ключа, выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а управляющие входы первого и второго ключей свя 11 яаны соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, причем К-вход седьмого триггера связан с выходом шестого нуль-органа, а -вход соединен с шиной "Сброс", о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены шестой элемент И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и восьмой триггер, второй конденсатор, четвертый и пятый резисторы, причем выход шестого нуль- органа через последовательно соединенные четвертый и пятый резисторы, общая точка которых через второй конденсатор заземлена, подключен к 47991входу интегратора, а входы шестого элемента И подключены соответственно к инверсному выходу третьего и прямому выходу четвертого триггеров, к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно выходы второго и третьего элементов И, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управляющим входом третьего ключа, выход шестого элемента И подключен к входу С восьмого триггера, О-вход которого соединен с шиной, логической единицы,. К-вход - с шиной "Сброс" устройства, а выход триг" гера является вторым выходом устройства.Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники и может быть использовано в аналогичных вычислительных машинах, в измерительных приборах, а также в 5 аналого-цифровых преобразователях.Известно устройство для измерения отношения двух напряжений, содержащее ключи, триггер и измеритель выходной величины 1 ОНедостатком устройства является низкая точность, вызванная тем, чтовыходная величина является логарифмом отношения двух напряжений.Наиболее близким к предложенному 15 по технической сущности является устройство для измерения отношения двух напряжений, содержащее шесть нуль"органов, четыре ключа, интегратор, семь триггеров, пять элементов 20 И, два элемента ИЛИ, три резистора, один конденсатор 2 .Недостатком известного устройства является необходимость подачи на определенные входные клеммы боль" 25 шего и меньшего измеряемых напряжений. Причем при изменении их соотношения входные клеммы необходимо коммутировать.Цель изобретения " расширение 30 функциональных возможностей устройства за счет возможности измерения отношения большего входного напряжения к меньшему независимо от того, на какие входы устройства они поданы.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения отношения двух напряжений, содержащее пять нуль-органов, к первым входам четырех из них и второму входу .пятого подключены соответственно пять источников напряжений, другие входы нуль-органов объединены, являются первым выходом устройства и подключены к первой обкладке первого конденсатора, вторая обкладка которого заземлена, и через первый резистор - к первому выходу первого ключа, вход которого заземлен, причем упомянутый выход устройства подключен к выходу второго ключа, вход которого связан с источником опорного сигнала, второй источник опорного напряжения подключен через второй резистор к входу третьего ключа, выход которого через интегратор связан с первьй входом шестого нуль- органа, а третий источник опорного напряжения через третий резистор подключен к входу четвертого ключа, выход которого связан с входом интегратора, а второй вход шестого нуль-органа эаземлене шину "Сброс 19 к которой подключены К-входы первых шести триггеров, 2 -входы которых соединены .с шиной логической единицы, а к входам С которых подключенысоответственно по одному источник импульсов "Пуск", выходы второго, третьего, четгертого, пятого и первого нуль-органов, пять элементов И и два элемента ИЛИ, причем инверс" 5 ный выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен вьмод четвертого элемента И, к входаи которого подключены соответствен но прямой выход пятого и инверсный выход шесто.о триггеров, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, к второму входу которого и второму 15 входу третьего элемента И подключен инверсный выход пятого триггера, прямой выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого связан с 20 инверсным входом третьего триггера, прямой вьмод четвертого триггера соединен с первым входом третьего элемента И, первый и второй входы пятого элемента И соединены соответ ственно с прямыми выходами шестого и седьмого триггеров, а выход пятого элемента И связан с вторым входом второго элемента ИЛИ и управляющим входом четвертого ключа, выход 30 первого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а управляющие входы первого и второго ключей связаны соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, причем К-вход седьмого триггера связан с выходом шестого нуль-органа, а 5 -вход соединен с шиной "Сброс", введены шестой элемент И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, восьмой 40 триггер, второй конденсатор, четвертый и пятый резисторы, причем вьмод шестого нуль-органа через последовательно соединенные четвертый и пятый резисторы, общая точка которьм че рез второй конденсатор заземлена, подключен к входу интегратора, а входы шестого элемента И подключены соответственно к инверсному вьмоду третьего и прямому выходу четверто- у го триггеров, к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно вьмоды второго и третьего элементов И, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управляющим вхо- у дом третьего ключа, выход шестого элемента И подключен к С-входу восьмого триггера, 3 -вход которого соединен с шиной логической единицы,В-вход " с шиной "Сброс" устройства,а выход триггера является вторым выходом устройства.На фиг.1 представлена схема устрой. -ства для измерения отношения двухнапряжений, на фиг.2 - временнаядиаграмма, поясняющая работу устройства.Устройство для измерения отношения двух напряжений (фиг.1) содержит нуль-органы 1-5, ключи 6-9, ре,зисторы 10-14, конденсаторы 15 и 16,триггеры 17-23, элементы И 24-29,элементы ИЛИ 30 и 31, триггер 32,нуль-орган 33, интегратор 34,элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35, источникинапряжения 36-43,К первым входам нуль-органов 1-4и второму входу нуль-органа 5 подключены соответственно источники напряжений 36-40(О О,О вх, О вк 1,0 о, Оо) цругие входы нуль-органов 1-5 объедине"ны и подключены к В-цепочке, состоящей из резистора 1 О и конденсатора15, которая через ключ б подключенак источнику 41 опорного напряжения( ц 4 Ь О )Резистор 10 через ключ 7и вторая обкладка конденсатора 15заземлены.К входу интегратора 34 подключенчерез резистор 11 и ключ 8 источник42 отрицательного опорного напряжения (- 0 ц), через резистор 12 и ключ9 - источник 43: положительного опорного напряжения (+ 0 О), через последовательно соединенные резисторы 13и 14 - выход нуль-органа 33, к первому входу которого подключен вьюход интегратора 34, а второй выходзаземлен. Точка соединения резисторов 13 и 14 через конденсатор 16 заземлена. К ц-входам триггеров 1722, 32 подключен источник импульсов"Сброс". К С-входам триггеров 17-22подключены соответственные источникимпульсов "Пуск", вьмоды нуль-органов4,3,2,1 и 5.К 5 -входу триггера 23 подключенашина "Сброс". К входу триггера 23подключен выход нуль-органа 33. К2-входам триггеров 17-22 и 32 подключен источник логической "1". Первыйвыход триггера 17 и выход элементаИ 28 соединены с входами элементаИЛИ 30. Второй выход триггера 17 ипервый выход триггера 21 соединеныс входами элемента И 24. Второй вы1147991 1 О ход триггера 18 и первый выход триггера 19 соединены с входами элемента И 25. К входам элемента И 26 подключены первый выход триггера 19 и второй выход триггера 20, который подключен также к первому входу элемента И 27, к второму входу которого подключен первый выход триггера 21. К входам элемента И 28 подключены второй выход триггера 21 и первый выход триггера 22. К входам элемента И 29 подключены второи выход триггера 22 и первый выход триггера 23, К входам элемента ИЛИ 31 подключены выходы элементов И 24 и 29. К входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 35 подключены выходы элементов И 25 н 27. К С-входу триггера 32 подключен выход элемента И 26. Выходы элементов ИЛИ 30 и 31, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 2 ф ИЛИ 35 и элемента И 29 соединены со-. ответственно с управляющими входами ключей 6-9. Выход КС-цепочки является выходом устройства, определяющим отношение двух напряжений, выход триггера 32 является дополнительным выходом, определяющим, какое входное напряжение больше, на выходе 1 или входе 2, т.е. отношение каких напряжений измеряется, первого к второму З 0 или второго к первому.На фиг, 2 а представлены два цикла экспоненциально падающего опорного напряжения (напряжение на конденсаторе 15); на фиг.2 б - напряже" ЗЗ ние иа выходе интегратора 34 (про" цесс измерения и отсчета времени).Устройство для измерения отношения двух напряжений работает следующим образом (рассмотрим случай, 40 кода Вк Зех)Опорное напряжение О больше, чем опорное напряжение Ц , которое, в свою очередь, больше максимального входного напряжения. Опор ное напряжение О меньше минимального входного напряжения.С приходом импульса "Сброс" триггеры 17-22 и 32 устанавливаются в "0", а триггер 23 - в "1", в ре зультате. чего на выходе элемента ИЛИ 30 - "1", на выходах элементов 31, 35 и 29 - "0", ключ 6 замыкается вследствие чего конденсатор 15 заряжается до уровня Од4 0 . Клю чи 7-9 размыкаются, на выходе интегратора 34 поддерживается уровень, близкий к нулю. Длительность импуль" са "Сброс" больше времени заряда конденсатора 15 через ключ 6 от нуля до уровня Ц 40, поэтому за время заряда конденсатора 15 триггеры 17-22 и 32 удерживаются импульсом "Сброс" в нулевом состоянии.С приходом импульса "Пуск" на выходе элемента 30 возникает "О", а на выходе элемента 31 - "1", в результате чего конденсатор 15 начи" нает разряжаться. При достижении экспоненциально падающим напряжением уровня Н 0 по положительному перепа" ду на выходе нуль-органа 4 взводится триггер 18, на выходе элемента 35 появляется "1" и ключ 8 замыкается. При этом напряжение на выходе интегратора 34 линейно нарастает. При достижении экспоненциально ,падающим опорным напряжением уровня ,(момент Ь,фиг2) "1" на выходе элемента 35 исчезает, ключ 8 размыкается и заряд конденсатора интегратора 34 прекращается При достижении экспоненциально падающим напряжением уровня 5 (момент 1, фиг.2) появРляется положительный перепад на выходе нуль-органа 2,. при этом на выходе элемента 35 вновь появляется1 , которая замыкает ключ 8, в рез ультате чего конденсатор интегратора 34 вновь начинает линейно з ар яжать ся (фиг . 2 б) , При достижении э кспонен циально падающим опорным напряжением уровня Ц (момент62фиг.2) на выходе элемента 30 появляется "1", на выходах элементов .31 и 35 - "О". В результате этого замыкается ключ 6, размыкается ключ 7, экспоненциально падающее опорное напряжение приводится к уровню ц , т.е. конденсатор 15 начинает заряжатьсяот источника напряжения Ц 0 + ь 0 (фиг.2 .а) . Кроме того, ключ 8 разыкается, и заряд конденсатора интегратора 34 прекращается (фиг.2 б) При достижении напряжением на конденсаторе 15 уровняположитель 0ный перепад появляется на выходе нуль-органа 5 (моментфиг.2 а). При этом на выходе элемента 30 появляется 0 , на выходе элементов3 1 и 29 - " 1 " . В результате этого ключ 6 размыкается, ключи 7 и 9 3 а- мыкаются . При этом конденсатор 1 5 начинает разряжаться по экспоненциальному закону с той .же постоянной времени, налряжение на выходе интегратора начинает линейно уменьшаться и в момент(фиг.2 б) достигает нулевого уровня. При этом на выходе нуль-органа за счет цепочки резисторов 13 и 14 и конденсатора 16 напряжение успевает зайти в область отрицательных значений, переключив по 1 к,;входу триггер 23 в состояние "О", что вызывает появление нулей на выходах элементов 31 и 29, в ре зультате цего ключи 7 и 9 размыкаются. В этот момент (моментфиг.2 б) по значению напряжения на конденсаторе 15 (выход устройства) судят об отношении двух напряжений 08, и Ор. 15Определяют значение выходного на- к пряжения -ь-(1)08 шк=0 о егде-- время уменьшения напряжения на выходе интегратора 34.Учитывая, что1, 0, Це.ь= - "Аф -Р" ц(2) ю1, Цо, ек где 1, 1 - соответственно токи заряда и разряда интегратора 34,получают1,Ц . 30Ц =К ф 1 13)ьц=ек где Цаз г - постоянный коэффици"о Цо, ент,Таким образом, выходное напряжение устройства пропорционально отношению двух напряжений 3 , и 0В случае, когда 08 с Ц к нри разряде конденсатора 15 сначала положительный перепад появляется на выходе нуль-органа 2, а затем нуль-органа 3. Однако временная диаграмма выходного напряжения элемента 35 при этом не изменяется, работа интегратора 34 происходит одинаково, а устройство обеспечивает возможность измерения отношения двух напряжений независимо от того, какое из них больше, Оеар или " екВторой выход устройства служит для указания на то, какое из выходных напряжений бопьше. В случае, когда О р,0 к сигнал на этом выходе равен "О", а когда с 0на нем но%1 ЬХ 2 .является 1Таким образом, предложенное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, так как позволяет измерять отношение двух напряжений независимо. от того, на какой вход подано большее, а на какой меньшее напряжение.1147991 Фиг. Составитель В.СавиновРедактор Л,Веселовская Техред О.Ващишина ектор С.Веки Заказ 1570/37ВНИИ Тирак 748ПИ Государственного коми по делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушская исное . ППП "Патент", г. Укгород, ул. Проектная, 4 Фил Э 1 т Яку РФхр ЮкД дою Поета СССРрытийаб.д. 4