RU158706U1 - DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE - Google Patents
DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE Download PDFInfo
- Publication number
- RU158706U1 RU158706U1 RU2015106660/08U RU2015106660U RU158706U1 RU 158706 U1 RU158706 U1 RU 158706U1 RU 2015106660/08 U RU2015106660/08 U RU 2015106660/08U RU 2015106660 U RU2015106660 U RU 2015106660U RU 158706 U1 RU158706 U1 RU 158706U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- key
- inverting input
- trigger
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения, содержащее ОУ, неинвертирующий вход которого заземлен, а инвертирующий вход через первый ключ и резистор соединен с источником входного напряжения, в цепи отрицательной обратной связи ОУ включен запоминающий конденсатор, параллельно которому включен второй ключ, аналоговый инвертор подключен к неинвертирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого соединен с источником входного напряжения, а выход - с входом установки в нулевое состояние триггера, выход последнего соединен с входом управления первого ключа, а вход установки в единичное состояние триггера, через формирователь импульсов, соединен с выходом генератора тактовых импульсов, который через логический инвертор подключен к входу управления второго ключа, отличающееся тем, что в устройство введен буферный повторитель на ОУ, причем его неинвертирующий вход соединен с выходом ОУ, а инвертирующий вход соединен с собственным выходом и входом аналогового инвертора, выход буферного повторителя на ОУ служит выходом устройства.A device for sampling an instantaneous voltage value containing an op-amp, the non-inverting input of which is grounded, and the inverting input is connected to the input voltage source through the first key and resistor, a storage capacitor is connected in the negative feedback circuit of the op-amp, in parallel with which the second key is connected, the analog inverter is connected to non-inverting input of the comparator, the inverting input of which is connected to the input voltage source, and the output - with the input of the installation in the zero state of the trigger, the output is of the latter is connected to the control input of the first key, and the input of the unit to the single state of the trigger, through the pulse shaper, is connected to the output of the clock pulse generator, which is connected through the logic inverter to the control input of the second key, characterized in that the buffer repeater at the op-amp is introduced into the device, moreover, its non-inverting input is connected to the output of the op-amp, and the inverting input is connected to its own output and the input of the analog inverter, the output of the buffer repeater to the op-amp serves as the output of the device.
Description
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫБОРКИ МГНОВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯDEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE
Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.
Полезная модель относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для формирования выборок мгновенного значения напряжения.The utility model relates to electrical engineering, in particular to devices for generating samples of instantaneous voltage values.
Уровень техникиState of the art
Известно устройство выборки и хранения, содержащие аналоговый ключ, два операционных усилителя, конденсатор хранения, резистор цепи обратной связи, резистор ограничения, два встречно включенных диода (Жаворонкова М.С., Бондарь С.Н. Разработка быстродействующего устройства выборки и хранения повышенной точности // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве: сб. науч. тр. по материалам 75-й научно-практической конференции электроэнергетического факультета СтГАУ. - Ставрополь: АГРУС, 2011. С. 102, рис. 3). Особенностью данного устройства является выполнение условия:A device for sampling and storage containing an analog key, two operational amplifiers, a storage capacitor, a feedback resistor, a limiting resistor, two on-board diodes (Zhavoronkova M.S., Bondar S.N. Development of a high-speed device for sampling and storage with increased accuracy / / Methods and technical means of increasing the efficiency of the use of electrical equipment in industry and agriculture: collection of scientific papers based on the materials of the 75th scientific and practical conference of the Electric Power Department SSAU. - Stavropol: AGRUS, 2011.S. 102, Fig. 3). A feature of this device is the fulfillment of the conditions:
где τстр - интервал стробирования (выборки);where τ p is the gating interval (sampling);
τ3 - время заряда запоминающего конденсатора.τ 3 is the charge time of the storage capacitor.
Недостатком устройства является возникновение погрешности выборки аналогового напряжения, обусловленной тем, что за интервал стробирования (выборки) входное напряжение меняется, что приводит к неоднозначности определения выходного напряжения (в пределах Δи (фиг. 1)), поскольку оно зависит от времени стробирования. Причем отмеченная погрешность является принципиально неустранимой в силу выполнения условия (1).The disadvantage of this device is the occurrence of an error in sampling the analog voltage, due to the fact that the input voltage changes during the sampling interval (sampling), which leads to an ambiguity in the determination of the output voltage (within Δ and (Fig. 1)), since it depends on the time of sampling. Moreover, the noted error is fundamentally unrecoverable due to the fulfillment of condition (1).
Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому техническому решению является устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения (патент RU 2230376, МПК G11C 27/02).The closest analogue is the prototype of the claimed technical solution is a device for sampling instantaneous voltage values (patent RU 2230376, IPC G11C 27/02).
Устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения содержит операционный усилитель (ОУ), неинвертирующий вход которого заземлен, а инвертирующий вход через первый ключ и резистор соединен с источником входного напряжения, причем в цепи отрицательной обратной связи ОУ включен запоминающий конденсатор, параллельно которому включен второй ключ, а выходом устройства является выход ОУ, который через аналоговый инвертор подключен к неинвертирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого соединен с источником входного напряжения, а выход - с входом установки в нулевое состояние триггера, выход последнего соединен с входом управления первого ключа, а вход установки в единичное состояние триггера, через формирователь импульсов, соединен с выходом генератора тактовых импульсов, который через логический инвертор подключен к входу управления второго ключа.A device for sampling the instantaneous voltage value contains an operational amplifier (op-amp), the non-inverting input of which is grounded, and the inverting input is connected to the input voltage source through the first switch and resistor, and a storage capacitor is connected in the negative feedback circuit of the op-amp, in parallel with which the second switch is connected, and the output of the device is the op-amp output, which is connected through an analog inverter to the non-inverting input of the comparator, whose inverting input is connected to the input source voltage, and the output is with the input to the zero state of the trigger, the output of the latter is connected to the control input of the first key, and the input to the single state of the trigger, through a pulse shaper, is connected to the output of the clock generator, which is connected to the control input via a logic inverter second key.
Эффективное время хранения (время хранения Δtхранения в течении которого выполняется условие (2)Effective storage time (storage time Δt storage during which condition (2) is satisfied
где ξ - допустимая ошибка измерения значения напряжения) определяется постоянной разряда интегратора τразр выполненного на базеwhere ξ is the permissible error of measuring the voltage value) is determined by the discharge constant of the integrator τ bit performed on the basis of
ОУ и нагруженного на параллельно соединенные входные сопротивления аналогового инвертора Rвх.АИ и нагрузки устройства Rвх.н ОУ and loaded on parallel connected input resistances of the analog inverter R in.AI and device load R in.n
то есть, чем больше τразр, тем больше Δtхранения при заданной ξ.that is, the larger the τ bit , the greater the storage Δt for a given ξ.
Так как, согласно прототипа, аналоговый инвертор может быть выполнен по обычной схеме на основе ОУ и двух резисторов (на входе и в цепи отрицательной обратной связи), его входное сопротивление не превысит сотенSince, according to the prototype, the analog inverter can be made in the usual way based on the op-amp and two resistors (at the input and in the negative feedback circuit), its input resistance will not exceed hundreds
кОм, единиц МОм и даже без учета влияния входного сопротивления нагрузки Δtхранения будет мало в сравнении с известными устройствами (Волович Г.И., Ежов В.Б. Микросхемы АЦП и ЦАП. - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005. С. 40, рис. 51, 52).kOhm, MOhm units, and even without taking into account the influence of the input load resistance Δt of the storage, it will be small in comparison with the known devices (Volovich GI, Yezhov VB. ADC and DAC chips. - M.: Dodeka-XXI Publishing House, 2005.P. 40, Fig. 51, 52).
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- малое значение величины эффективного времени хранения;- a small value of the effective storage time;
- ограниченные функциональные возможности - устройство обеспечивает технический результат лишь в случае высокоомной нагрузки.- limited functionality - the device provides a technical result only in the case of high resistance load.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, заключается в увеличении значения величины эффективного времени хранения и повышении точности при формировании выборки мгновенного значения напряжения независимо от сопротивления нагрузки устройства.The technical result that can be achieved using the proposed utility model is to increase the value of the effective storage time and increase accuracy when sampling the instantaneous voltage value, regardless of the load resistance of the device.
Технический результат достигается тем, что в устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения содержащее ОУ, неинвертирующий вход которого заземлен, а инвертирующий вход через первый ключ и резистор соединен с источником входного напряжения, в цепи отрицательной обратной связи ОУ включен запоминающий конденсатор, параллельно которому включен второй ключ, аналоговый инвертор подключен к неинвертирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого соединен с источником входного напряжения, а выход - с входом установки в нулевое состояние триггера, выход последнего соединен с входом управления первого ключа, а вход установки в единичное состояние триггера, через формирователь импульсов, соединен с выходом генератора тактовых импульсов, который через логический инвертор подключен к входу управления второго ключа, введен буферный повторитель на ОУ, причем, его неинвертирующий вход соединен с выходом ОУ, а инвертирующий вход соединен сThe technical result is achieved by the fact that the device for generating an instantaneous voltage value contains an op-amp, the non-inverting input of which is grounded, and the inverting input is connected to the input voltage source through the first switch and resistor, and a storage capacitor is included in the negative feedback circuit of the op-amp, in parallel with which the second key, the analog inverter is connected to the non-inverting input of the comparator, the inverting input of which is connected to the input voltage source, and the output to the input the trigger is in the zero state, the output of the latter is connected to the control input of the first key, and the input to the single state of the trigger, through a pulse shaper, is connected to the output of the clock pulse generator, which is connected to the control input of the second key through a logic inverter, a buffer repeater at the op amp moreover, its non-inverting input is connected to the output of the op-amp, and the inverting input is connected to
собственным выходом, и входом аналогового инвертора, выход буферного повторителя на ОУ служит выходом устройства,own output, and the input of an analog inverter, the output of the buffer repeater on the OS is the output of the device,
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1, 3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства.In FIG. 1, 3 are timing diagrams explaining the operation of the device.
На фиг. 2, приведена функциональная схема устройства для формирования выборки мгновенного значения напряжения.In FIG. 2, a functional diagram of a device for sampling an instantaneous voltage value is shown.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения содержит источник входного напряжения 1, ОУ 2, первый ключ 3, резистор 4, запоминающий конденсатор 5, второй ключ 6, аналоговый инвертор 7, компаратор 8, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 9, логический инвертор 10, формирователь импульсов 11, триггер 12, буферный повторитель на ОУ 13, причем неинвертирующий вход ОУ 2 заземлен, а инвертирующий вход через первый ключ 3 и резистор 4 соединен с источником входного напряжения 1, в цепи отрицательной обратной связи ОУ 2 включен запоминающий конденсатор 5, параллельно которому включен второй ключ 6, аналоговый инвертор 7 подключен к неинвертирующему входу компаратора 8, инвертирующий вход которого соединен с источником входного напряжения 1, а выход - с входом установки в нулевое состояние триггера 12, выход последнего соединен с входом управления первого ключа 3, а вход установки в единичное состояние триггера 12, через формирователь импульсов 11, соединен с выходом генератора тактовых импульсов 9, который через логический инвертор 10 подключен к входу управления второго ключа 6, неинвертирующий вход буферного повторителя на ОУ 13 соединен с выходом ОУ 2, инвертирующий вход соединен с собственным выходом и входом аналогового инвертора 7, а выход буферного повторителя на ОУ 13 служит выходом устройства.A device for sampling the instantaneous voltage value contains an
Работа устройства поясняется временными диаграммами (фиг. 3), на которых показаны:The operation of the device is illustrated by timing diagrams (Fig. 3), which show:
- выходное напряжение и 9 ГТИ 9 (фиг. 3, а);- output voltage and 9 GTI 9 (Fig. 3, a);
- входное напряжение устройства и вх, выходное напряжение и 7 аналогового инвертора 7 (фиг. 3, б);- input voltage devices and Rin, and the output voltage of the analog inverter 7 7 (Figure 3b.);
- выходное напряжение u 10 логического инвертора 10 (фиг. 3, в);- output voltage u 10 of the logical inverter 10 (Fig. 3, c);
- выходное напряжение u 8 компаратора 8 (фиг. 3, г);- output voltage u 8 of the comparator 8 (Fig. 3, g);
- выходное напряжение u 12 триггера 12 (фиг. 3, д);- output voltage u 12 of the trigger 12 (Fig. 3, d);
- выходное напряжение u 11 формирователя импульсов 11 (фиг. 3, е). Устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения работает следующим образом.- the output voltage u 11 of the pulse shaper 11 (Fig. 3, e). A device for sampling an instantaneous voltage value operates as follows.
ГТИ 9 вырабатывает прямоугольные импульсы (фиг. 3а), управляющие работой устройства. Рассмотрим, например, i-й интервал работы устройства, начинающийся в момент времени ti (фиг. 3). Выходное напряжение ГТИ 9 через логический инвертор 10 подается, во-первых, на вход управления второго ключа 6, причем в интервал времени ti-ti+0,5 это напряжение равно нулю (фиг. 3в), поэтому второй ключ 6 разомкнут, а во-вторых, - на вход формирователя импульсов 11, который формирует короткий импульс (фиг. 3е), устанавливающий триггер 12 в состояние «1» (фиг. 3д), поскольку он подается на вход асинхронной установки триггера в единичное состояние. Этот выходной сигнал триггера 12 подается на вход управления первого ключа 3, который замыкается в момент времени ti.The GTI 9 generates rectangular pulses (Fig. 3a) that control the operation of the device. Consider, for example, the i-th interval of the device, starting at time t i (Fig. 3). The output voltage of the
Входное напряжение и вх (фиг. 3б) с источника 1 поступает на интегрирующий ОУ, состоящий из ОУ 2, резистора 4 и запоминающего конденсатора 5, причем в момент времени он начинает интегрировать входное напряжение, его выходное напряжение и вых (на фиг. 3б показано напряжение на выходе аналогового инвертора 7), на интервале [ti; ti+0,5] изменяется в соответствии с выражением (5)Input voltage and Rin (FIG. 3b) from the
Отметим, что начальное напряжение на выходе интегрирующего ОУ в каждом такте равно нулю. Аналоговый инвертор 7 инвертирует это напряжениеNote that the initial voltage at the output of the integrating op-amp in each cycle is zero.
которое подается на компаратор 8, на другой вход которого подается также входное напряжение.which is supplied to the
При |и вых|<и вх компаратор 8 находится в состоянии «0» (фиг. 3в) и не влияет на работу триггера 12. В момент времени tвыб (время выборки) |и вых|=и вх (фиг. 3б), что фиксируется компаратором 8 в виде наличия на его выходе перепада напряжения «0-1», триггер 12 перебрасывается в состояние логического «0» (фиг. 3д), что приводит к отключению первого ключа 3.When | and O | <Rin and the
В итоге, конденсатор 5 запоминает напряжение, которое равно мгновенному значению входного напряжения в момент времени tвыб, т.е. производится формирование выборки мгновенного значения. Время хранения равно (ti+0,5-tвыб) (фиг. 3б), в течение которого можно использовать полученную информацию о значении выборки в соответствии с решаемыми задачами. В течение интервала времени (ti+1-ti+0,5) второй ключ 6 замыкается (на его вход управления поступает единичный сигнал с выхода логического инвертора 10) и конденсатор 5 разряжается, а в момент времени ti+1 (фиг. 3) начинается следующий цикл.As a result, the
Аналоговый инвертор 7 может быть выполнен по обычной схеме на основе ОУ и двух резисторов (на входе и в цепи отрицательной обратной связи), а формирователь импульсов 11 - на основе ждущего мультивибратора или одновибратора.The
Так как, в предлагаемом устройстве, нагрузкой интегратора, выполненного на базе ОУ, выступает буферный повторитель на ОУ 13, в случае которого справедливо условиеSince, in the proposed device, the load of the integrator, made on the basis of the OS, acts as a buffer repeater on
где Rвх.БП - входное сопротивление буферного повторителя на ОУ 13, то с учетом (2), (3) и (4), правомерно утверждениеwhere R in. BP is the input resistance of the buffer repeater at
Учитывая, что в предлагаемом устройстве, сопротивление нагрузки устройства не оказывает влияния на величину Rвх.БП, правомерно утверждать о формировании выборки мгновенного значения напряжения независимо от сопротивления нагрузки устройства, а значит о повышении точности при формировании выборки мгновенного значения напряжения.Given that in the proposed device, the load resistance of the device does not affect the value of R input BP , it is legitimate to assert the formation of a sample of the instantaneous voltage value, regardless of the load resistance of the device, and therefore increase the accuracy when sampling the instantaneous voltage value.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015106660/08U RU158706U1 (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015106660/08U RU158706U1 (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU158706U1 true RU158706U1 (en) | 2016-01-20 |
Family
ID=55087375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015106660/08U RU158706U1 (en) | 2015-02-26 | 2015-02-26 | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU158706U1 (en) |
-
2015
- 2015-02-26 RU RU2015106660/08U patent/RU158706U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU158706U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
RU155713U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
RU160870U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
CN102138078A (en) | Arrangement for measuring at least one value of a voltage applied to an electronic component | |
RU154070U1 (en) | SAMPLING AND STORAGE DEVICE | |
JPH0820473B2 (en) | Continuous period-voltage converter | |
RU58825U1 (en) | ANALOG-DIGITAL CONVERTER | |
RU160951U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
RU155555U1 (en) | ANALOGUE REMEMBERING DEVICE | |
RU154754U1 (en) | SAMPLING AND STORAGE DEVICE | |
RU160869U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
RU164152U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
RU2595487C1 (en) | Sample and hold device | |
RU2580039C1 (en) | Sample and hold device | |
RU162372U1 (en) | MICROCONTROLLER ADC USING THE TRANSITION PROCESS IN THE RC CIRCUIT | |
RU157940U1 (en) | SAMPLING AND STORAGE DEVICE | |
RU2230376C1 (en) | Device for shaping sample of instant voltage value | |
RU147306U1 (en) | ACTIVE RESISTANCE DEVICE | |
RU63623U1 (en) | SAMPLING AND STORAGE DEVICE | |
RU2577205C1 (en) | Harmonic signal generator | |
SU450190A1 (en) | Device for logarithmization | |
SU716005A1 (en) | Digital integrating voltmeter | |
SU377798A1 (en) | ALL-UNION | |
RU2559722C1 (en) | Period-voltage converter | |
SU425116A1 (en) | PULSE VOLTMETER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160227 |