Нуль-орган

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (it) 588529

Сова Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 06.05.76 (21) 2355838/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 1 5.01.78. Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 01.02.78 (51) М. Кл.2G 05В 1/01

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.374.33 (088.8) (72) Автор изобретения и (71) заявитель

Н. И. Маркин (54) НУЛЬ-ОРГАН

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении аналого-цифровых преобразователей, в аналоговой контрольно-измерительной àïïàратуре.

Известен нуль-орган, содержащий операционный усилитель, ключевой элемент, диоды, конденсатор и резисторы (1).

Недостатком известного нуль-органа является низкая помехозащищенность при попада. нии помехи на рабочий сигнал, так как помехозащищенность нуль-органа в данном случае является функцией времени.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности. С этой целью в нульорган, содержащий диод, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выводами источника входных сигналов, неинвертирующий вход через резистор — с шиной нулевого потенциала, а выход — с управляющим входом ключевого элемента и через последовательно соединенные диод и три резистора с шиной нулевого потенциала, причем параллельно второму резистору подключен конденсатор, одна из обкладок которого через ключевой элемент соединена с шиной нулевого потенциала, введены транзистор и пороговый элемент. Выход порогового элемента через диод соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, вход порогового элемента соединен с эмиттером транзистора, коллектор которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а база — шиной нулевого потенциала.

На чертеже представлена структурная схема нуль-органа.

Нуль-орган содержит операционный усилитель 1, на инвертирующий вход 2 которого подается входной сигнал. Между выходом 3

10 операционного усилителя и его неинвертирующим входом включены последовательно соединенные диод 4, резистор 5, параллельно включенные резистор 6 и конденсатор 7 и переход эмиттер — коллектор транзистора 8.

15 При этом эмиттер транзистора через пороговый резистор 9 соединен с шиной нулевого потенциала и через последовательно соединенные пороговый элемент 10 и делитель напряжения 11, 12 — с неинвертирующим вхо20 дом операционного усилителя. Обкладка конденсатора 7, не соединенная с эмиттером транзистора 8, подключена к шине нулевого потенциала через ключевой элемент 13, управляющий вход которого соединен с выхо25 дом операционного усилителя.

При подаче питающего напряжения на нуль-орган (при отсутствии входного сигнала) на выходе операционного усилителя 1 в силу флуктуаций и за счет нелинейной поло30 жительной обратной связи устанавливается

55 положительное напряжение, приводящее к возникновению напряжения на резисторе 9, обеспечивающего открывание транзистора 8, и появлению положительного напряжейия йа неинвертирующем входе операционного усилителя, равного ВЫДР фi — R + R, R + R где U„„, — выходное напряжение операционного усилителя; Я, — сопротивление диода

4; Rs Re R9 — сопротивление резисторов 5, 6, 9. Ключевой элемент 13 открывается отрицательным напряжением. Конденсатор 7 заряжается до напряжения U р, .

При наличии входного сигнала, когда его уровень превысит уровень порогового напряжения, выходное напряжение операционного усилителя 1 становится отрицательным и действие положительной обратной связи прекращается. Транзистор 8 закрывается. Появление отрицательного напряжения на выходе операционного усилителя приводит к открыванию ключевого элемента 13. Конденсатор 7 начинает разряжаться по цепи: ключевой элемент 13 — резистор 9, что вызывает появление отрицательного напряжения, уменьшающегося по экспоненте, на входе порогового элемента 10.

Постоянная времени разряда конденсатора

7 выбирается такой, чтобы конденсатор успел разрядиться до момента изменения фазы входного сигнала с положительного значения на отрицательное. В момент, когда отрицательное напряжение превысит величину напряжения уставки порогового элемента 10, пороговый элемент срабатывает. Появившееся на его выходе большое отрицательное напряжение поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 1, тем самым блокируя его входы.

Большое отрицательное выходное напряжение порогового элемента 10 блокирует вход операционного усилителя до тех пор, пока напряжение на его входе не достигнет напряжения, меньшего напряжения уставки (порог срабатывания). По достижении напряжения на входе порогового элемента меньше напряжения уставки происходит его срабатывание. Напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 становится равным нулю (он разблокирован).

В момент перехода входным сигналом нулевого значения (смена фаз) на неинвертирующем входе операционного усилителя потенциал равен нулю. В момент равенства потенциалов на инвертирующем и неинвертирующем входах операционного усилителя выходное напряжение становится положительным, 5

4 йаступаеФ регенеративный йроцесс за счет включения положительной обратной связи.

Выходное напряжение достигает своего максимального значения. Транзистор 8 открывается. На неинвертирующем входе устанавливается напряжение

+SbtXR9 поР,— R + +R, е где U пор, — напряжение на неинвертирующем входе при смене выходного напряжения операционного усилителя с отрицательного значения на положительное.

По мере заряда конденсатора 7 положительный скачок напряжения изменяется по экспоненте от значения У„р, до U прр . При повышении частоты следования и частоты нарастания входных импульсов конденсатор не успевает зарядится и напряжение на неинвертирующем входе выше U „,р,, что повышает помехозащищенность нуль-органа.

Уменьшение напряжения на конденсаторе 7 при его заряде приводит к уменьшению времени его разряда, что обеспечивает автоматическую перестройку порогового отрицательного уровня.

Наличие делителя на выходе порогового элемента 10 обеспечивает согласование по напряжению между выходом порогового элемента и неинвертирующим входом операционного усилителя.

Формула изобретения

Нуль-орган, содержащий диод, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выводами источника входных сигналов, неинвертирующий вход через резистор — с шиной нулевого потенциала, а выход — с управляющим входом ключевого элемента и через последовательно соединенные диод и три резистора с шиной нулевого потенциала, причем параллельно второму резистору подключен конденсатор, одна из обкладок которого через ключевой элемент соединена с шиной нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены транзистор и пороговый элемент, выход которого через диод соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, вход порогового элемента соединен с эмиттером транзистора, коллектор которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а база — с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 540254, кл. G 05В 1/01, 04.01.76.

888529

Составитель В. Бугров

Техред И, Карандашова

Коррсктор Л. Орлова

Редактор Т. Юрчикова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3170/14 Изд. № 100 Тираж 1109

1-1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5