RU164152U1 - DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE - Google Patents
DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE Download PDFInfo
- Publication number
- RU164152U1 RU164152U1 RU2015148399/08U RU2015148399U RU164152U1 RU 164152 U1 RU164152 U1 RU 164152U1 RU 2015148399/08 U RU2015148399/08 U RU 2015148399/08U RU 2015148399 U RU2015148399 U RU 2015148399U RU 164152 U1 RU164152 U1 RU 164152U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- key
- resistor
- comparator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения, содержащее: операционный усилитель (ОУ); генератор тактовых импульсов, который через логический инвертор подключен к входу управления второго ключа, а через формирователь импульсов соединен с входом установки в единичное состояние триггера, вход установки в нулевое состояние которого соединен с выходом компаратора; выход триггера соединен со входом управления первого ключа; источник входного напряжения, через первый резистор и первый ключ, соединен с первыми выводами второго ключа и запоминающего конденсатора, отличающееся тем, что в устройство введены второй, третий и четвертый резисторы, причем первый вывод второго резистора соединен с первыми выводами второго ключа и запоминающего конденсатора, вторым выводом первого ключа и неинвертирующим входом ОУ; второй вывод второго резистора соединен с неинвертирующим входом компаратора, выходом ОУ, выходом устройства и, через четвертый резистор, с инвертирующим входом ОУ и вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого заземлен; инвертирующий вход компаратора соединен с источником входного напряжения и первым выводом первого резистора; вторые выводы второго ключа и запоминающего конденсатора заземлены.A device for sampling an instantaneous voltage value, comprising: an operational amplifier (op amp); a clock pulse generator, which is connected through a logic inverter to the control input of the second key, and through a pulse shaper is connected to the input of the unit to the single state of the trigger, the input to the zero state of which is connected to the output of the comparator; the trigger output is connected to the control input of the first key; the input voltage source, through the first resistor and the first key, is connected to the first terminals of the second key and the storage capacitor, characterized in that the second, third and fourth resistors are introduced into the device, the first terminal of the second resistor connected to the first terminals of the second key and the storage capacitor, the second output of the first key and the non-inverting input of the op-amp; the second output of the second resistor is connected to the non-inverting input of the comparator, the output of the op-amp, the output of the device and, through the fourth resistor, with the inverting input of the op-amp and the second output of the third resistor, the first output of which is grounded; the inverting input of the comparator is connected to the input voltage source and the first output of the first resistor; the second terminals of the second key and the storage capacitor are grounded.
Description
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);
τз - время заряда запоминающего конденсатора.τ s - 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 Δu (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 the sampling of 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 Δu (Fig. 1)), since it depends on the gate time. Moreover, the noted error is fundamentally unrecoverable due to the fulfillment of condition (1).
Известно устройство выборки и хранения содержащее неинвертирующий усилитель напряжения, вход которого одновременно является информационным входом устройства выборки и хранения и вторым входом схемы сравнения, первый вход которой соединен с выходом повторителя на операционном усилителе и выходом устройства выборки и хранения; выход схемы сравнения подключен к S-входу триггера, R-вход которого служит входом управления устройства выборки и хранения; выход триггера подключен к входу управления аналогового ключа, вход которого соединен с выходом неинвертирующего усилителя напряжения, а выход подключен к входам конденсатора хранения и повторителя на операционном усилителе; схема сравнения содержит два компаратора и схему ИЛИ-НЕ, входы которой являются выходами компараторов, а выход служит выходом схемы сравнения; разноименные входы компараторов соединены между собой и со входами схемы сравнения (патент RU 63623, МПК H03K 17/60).A device for sampling and storage containing a non-inverting voltage amplifier, the input of which is simultaneously the information input of the device for sampling and storage and the second input of the comparison circuit, the first input of which is connected to the output of the repeater on the operational amplifier and the output of the device for sampling and storage; the output of the comparison circuit is connected to the S-input of the trigger, the R-input of which serves as the control input of the sampling and storage device; the trigger output is connected to the control input of the analog switch, the input of which is connected to the output of a non-inverting voltage amplifier, and the output is connected to the inputs of the storage capacitor and repeater on the operational amplifier; the comparison circuit contains two comparators and an OR-NOT circuit, the inputs of which are the outputs of the comparators, and the output serves as the output of the comparison circuit; the opposite inputs of the comparators are interconnected and with the inputs of the comparison circuit (patent RU 63623, IPC H03K 17/60).
Недостатком устройства является низкая точность запоминания величины напряжения входного сигнала.The disadvantage of this device is the low accuracy of storing the magnitude of the voltage of the input signal.
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.
Таким образом, в прототипе, запоминание выборки мгновенного значения напряжения осуществляется инвертирующим интегратором (выполненным с использованием ОУ, резистора сопротивлением R и запоминающего конденсатора емкостью С), с частотной характеристикой (2)Thus, in the prototype, the sampling of the instantaneous voltage value is carried out by an inverting integrator (made using an op-amp, a resistor with a resistance R, and a storage capacitor with a capacity of C), with a frequency response (2)
который через аналоговый инвертор (АИ) подключен к неинвертирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого соединен с источником входного напряжения. То есть, имеет место соотношение (3)which is connected through an analog inverter (AI) to the non-inverting input of the comparator, whose inverting input is connected to the input voltage source. That is, the relation (3) holds
где ξАИ - погрешность преобразования сигнала аналоговым инверторомwhere ξ AI is the error of signal conversion by an analog inverter
- напряжение на входе устройства в момент времени завершения выборки; - voltage at the input of the device at the time of completion of sampling;
- напряжение на выходе устройства в момент времени завершения выборки, определяемое выражением (5) - the voltage at the output of the device at the time of completion of the sample, defined by the expression (5)
- напряжение на входе аналогового инвертора в момент времени завершения выборки; - voltage at the input of the analog inverter at the time of completion of sampling;
- напряжение на выходе аналогового инвертора в момент времени завершения выборки. - voltage at the output of the analog inverter at the time of completion of sampling.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- инверсия полярности сформированной выборки мгновенного значения напряжения входного сигнала;- polarity inversion of the formed sample of the instantaneous voltage value of the input signal;
- низкая точность запоминания величины напряжения модуля выборки входного сигнала;- low accuracy of remembering the voltage value of the sample module input signal;
- большое значение величины времени выборки Δtвыборки.- a large value of the sampling time Δt sampling .
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, заключается в уменьшении значения величины времени выборки.The technical result that can be achieved using the proposed utility model is to reduce the value of the sample time.
Технический результат достигается тем, что в устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения содержащее: операционный усилитель (ОУ); генератор тактовых импульсов, который через логический инвертор подключен к входу управления второго ключа, а через формирователь импульсов, соединен с входом установки в единичное состояние триггера, вход установки в нулевое состояние которого соединен с выходом компаратора; выход триггера соединен со входом управления первого ключа; источник входного напряжения, через первый резистор и первый ключ, соединен с первыми выводами второго ключа и запоминающего конденсатора, введены второй, третий и четвертый резисторы, причем: первый вывод второго резистора соединен с первыми выводами второго ключа и запоминающего конденсатора, вторым выводом первого ключа и неинвертирующим входом ОУ; второй вывод второго резистора соединен с неинвертирующим входом компаратора, выходом ОУ, выходом устройства и, через четвертый резистор, с инвертирующим входом ОУ и вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого заземлен; инвертирующий вход компаратора соединен с источником входного напряжения и первым выводом первого резистора; вторые выводы второго ключа и запоминающего конденсатора заземлены.The technical result is achieved by the fact that in a device for forming a sample of an instantaneous voltage value comprising: an operational amplifier (OA); a clock pulse generator, which is connected through a logic inverter to the control input of the second key, and through a pulse shaper, connected to the input of the unit to the single state of the trigger, the input of the zero state of which is connected to the output of the comparator; the trigger output is connected to the control input of the first key; the input voltage source, through the first resistor and the first key, is connected to the first terminals of the second key and the storage capacitor, the second, third and fourth resistors are introduced, wherein: the first terminal of the second resistor is connected to the first terminals of the second key and the storage capacitor, the second terminal of the first key and non-inverting input of the op-amp; the second output of the second resistor is connected to the non-inverting input of the comparator, the output of the op-amp, the output of the device and, through the fourth resistor, with the inverting input of the op-amp and the second output of the third resistor, the first output of which is grounded; the inverting input of the comparator is connected to the input voltage source and the first output of the first resistor; the second terminals of the second key and the storage capacitor are grounded.
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.
На фиг. 4, приведена функциональная схема неинвертирующего интегратора выполненная на основе двухполюсника с отрицательным входным сопротивлением.In FIG. 4, a functional diagram of a non-inverting integrator is presented based on a two-terminal network with negative input resistance.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения содержит источник входного напряжения 1, ОУ 2, первый ключ 3, первый резистор 4, запоминающий конденсатор 5, второй ключ 6, второй резистор 7, компаратор 8, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 9, логический инвертор 10, формирователь импульсов 11, триггер 12, третий резистор 13, четвертый резистор 14, причем: неинвертирующий вход ОУ 2 соединен, через первый ключ 3 и первый резистор 4, с выходом источника входного напряжения 1 и инвертирующим входом компаратора 8, с первыми выводами второго ключа 6 и запоминающего конденсатора 5, а так же, через второй резистор 7, с неинвертирующим входом компаратора 8, выходом ОУ 2, выходом устройства и, через четвертый резистор 14, с инвертирующим входом ОУ 2 и вторым выводом третьего резистора 13, первый вывод которого заземлен; вторые выводы второго ключа 6 и запоминающего конденсатора 5 заземлены; выход генератора тактовых импульсов 9, через логический инвертор 10, подключен к входу управления второго ключа 6, а через формирователь импульсов 11, соединен с входом установки в единичное состояние триггера 12, вход установки в нулевое состояние которого соединен с выходом компаратора 8; выход триггера 12 соединен со входом управления первого ключа 3.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 u9 ГТИ 9 (фиг. 3а);- output voltage u 9 GTI 9 (Fig. 3A);
- входное напряжение устройства uвх, выходное напряжение u2 ОУ 2 (фиг. 3б);- the input voltage of the device u I , the output voltage u 2 OS 2 (Fig. 3B);
- выходное напряжение u10 логического инвертора 10 (фиг. 3в);- output voltage u 10 of the logical inverter 10 (Fig. 3B);
- выходное напряжение u8 компаратора 8 (фиг. 3г);- output voltage u 8 of the comparator 8 (Fig. 3d);
- выходное напряжение u12 триггера 12 (фиг. 3д);- output voltage u 12 of the trigger 12 (Fig. 3d);
- выходное напряжение u11 формирователя импульсов 11 (фиг. 3е).- the output voltage u 11 of the pulse shaper 11 (Fig. 3E).
Устройство для формирования выборки мгновенного значения напряжения работает следующим образом.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 uвх (фиг. 3б) с источника входного напряжения 1 (фиг. 2) поступает на неинвертирующий интегратор (фиг. 4), выполненный на основе двухполюсника с отрицательным входным сопротивлением (Проектирование радиоэлектронных устройств на интегральных микросхемах / под ред. С.Я. Шаца - М.: Сов. радио, 1976, 312 с. С. 158-163, рис. 4.23, рис. 4.24) состоящий из ОУ 2, запоминающего конденсатора 5 и резисторов 4, 7, 13, 14.The input voltage u in (Fig. 3b) from the input voltage source 1 (Fig. 2) is supplied to a non-inverting integrator (Fig. 4), made on the basis of a two-terminal device with negative input resistance (Design of electronic devices on integrated circuits / Ed. C. Y. Shatz - M .: Sov. Radio, 1976, 312 pp. S. 158-163, Fig. 4.23, Fig. 4.24) consisting of
В силу необходимости выполнения условия (6)Due to the need to fulfill condition (6)
где R(4), R(7), R(13), R(14) - сопротивления резисторов, соответственно, 4, 7, 13 и 14,where R (4) , R (7) , R (13) , R (14) are the resistances of the resistors, respectively, 4, 7, 13 and 14,
определяющего режим оптимального функционирования интегратора, его отрицательного сопротивления. [Электронный ресурс] http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/funop_10_6.htm (дата обращения: 22.09.2015))determining the mode of optimal functioning of the integrator, its negative resistance. [Electronic resource] http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/funop_10_6.htm (accessed: 09/22/2015))
Выходное напряжение ОУ 2, на интервале [ti; tвыбi] изменяется в соответствии с выражением (8) (фиг. 3б)The output voltage of the
и подается на компаратор 8, на другой вход которого подается также входное напряжение.and fed to the
При u2<uвх компаратор 8 находится в состоянии «0» (фиг. 3в) и не влияет на работу триггера 12. В момент времени (время выборки) (фиг. 3б),For u 2 <u in, comparator 8 is in the state “0” (Fig. 3c) and does not affect the operation of
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.what is fixed by the
В итоге, конденсатор 5 запоминает напряжение, которое равно мгновенному значению входного напряжения в момент времени , т.е. производится формирование выборки мгновенного значения. Время хранения равно (фиг. 3б), в течение которого можно использовать полученную информацию о значении выборки в соответствии с решаемыми задачами. В течение интервала времени [ti+0,5; ti+1] второй ключ 6 замыкается (на его вход управления поступает единичный сигнал с выхода логического инвертора 10 (фиг. 3в)) и конденсатор 5 разряжается, а в момент времени ti+1 (фиг. 3) начинается следующий цикл.As a result, the
Таким образом, в случае предлагаемого устройства:Thus, in the case of the proposed device:
- с учетом выражений (5) и (8) правомерно утверждение об уменьшении значения времени выборки, а именно:- taking into account expressions (5) and (8), the statement on reducing the value of the sampling time is valid, namely:
- с учетом выражений (3) и (9) правомерно утверждение о повышении точности при формировании выборки мгновенного значения напряжения, причем с полярностью, соответствующей полярности входного сигнала.- taking into account expressions (3) and (9), the statement on improving accuracy when forming a sample of the instantaneous voltage value, with a polarity corresponding to the polarity of the input signal, is valid.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148399/08U RU164152U1 (en) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015148399/08U RU164152U1 (en) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU164152U1 true RU164152U1 (en) | 2016-08-20 |
Family
ID=56694460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015148399/08U RU164152U1 (en) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU164152U1 (en) |
-
2015
- 2015-11-10 RU RU2015148399/08U patent/RU164152U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101271142B (en) | Peak detection circuit integrated on CMOS single chip | |
CN103441764B (en) | A kind of power frequency change-over circuit | |
CN104617830B (en) | Counter electromotive force zero-cross detection method and method of brushless DC motor, and phase-changing signal output method and circuit | |
CN205484523U (en) | Alternating current signal virtual value measuring device | |
CN105548667A (en) | Alternating current signal effective value measuring device | |
RU160870U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
Emara et al. | Corrected and accurate Verilog-A for linear dopant drift model of memristors | |
KR101430402B1 (en) | Measuring method for measuring capacitance and capacitive touch switch using the same | |
RU164152U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
RU160869U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
RU160951U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
CN209313814U (en) | A kind of magnetic signal detection sequential control circuit | |
RU155713U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
RU154070U1 (en) | SAMPLING AND STORAGE DEVICE | |
RU158706U1 (en) | DEVICE FOR FORMING AN INSTANT VOLTAGE VALUE SAMPLE | |
RU154754U1 (en) | SAMPLING AND STORAGE DEVICE | |
RU155555U1 (en) | ANALOGUE REMEMBERING DEVICE | |
RU157940U1 (en) | SAMPLING AND STORAGE DEVICE | |
CN201219257Y (en) | Analog-digital cascade converter | |
RU147306U1 (en) | ACTIVE RESISTANCE DEVICE | |
CN109889200A (en) | A kind of voltage signal based on frequency quantization device turns the circuit of frequency signal | |
RU2580039C1 (en) | Sample and hold device | |
RU164168U1 (en) | RECTANGULAR RECTANGULAR FREQUENCY GENERATOR | |
RU147588U1 (en) | ACTIVE RESISTANCE DEVICE | |
RU123537U1 (en) | ACTIVE RESISTANCE DEVICE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20161111 |