SU949639A1

SU949639A1 - Three-channel redundancy analogue device

Info

Publication number: SU949639A1
Application number: SU802995036A
Authority: SU
Inventors: Вадим Алексеевич Конофьев; Валентин Кузьмич Лой; Владимир Николаевич Рябоконь
Original assignee: Предприятие П/Я А-7460
Priority date: 1980-10-08
Filing date: 1980-10-08
Publication date: 1982-08-07

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено, для построения систем повышенной надежности.The invention relates to automation and computer technology and can be used to build systems of high reliability.

Известно резервированное аналоговое устройство, содержащее по каждому каналу операционный усилитель, в котором для повышения точности работы и снижения влияния внутреннего сопротивления источников сигналов и сопротивления нагрузки резисторы в цепях обратной связи операционных усилителей присоединены вторыми выводами к выходу диодно-резистивной схемы выбора и к выходу устройства £1} .A redundant analog device is known that contains an operational amplifier for each channel, in which, to improve the accuracy of operation and reduce the influence of the internal resistance of signal sources and load resistance, the resistors in the feedback circuits of operational amplifiers are connected by second leads to the output of the diode-resistive selection circuit and to the output of the device £ 1} .

Недостатками устройства являются малый.диапазон линейного выходного напряжения (U_{ebtx m0(}^0,3 U_nvvr ) й большая погрешность при наличии одной неисг^авности (неисправности типа короткого замыкания или обрыва одного из выходных диодов приводят к появлению погрешности более 100%).The disadvantages of the device are the small range of the linear output voltage (U _{ebtx m0 (} ^ 0.3 U _nvvr ) and a large error in the presence of one fault (malfunctions such as a short circuit or an open of one of the output diodes lead to an error of more than 100%).

Известно также устройство для выделения срединного значения, содержащее (2п+1) параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных входного масштабного резистора, усилителя и огра2 ничителя тока, выход которого подключен к выходу устройства и через масштабный резистор обратной связи сое5 динен со входом усилителя. Повышение быстродействия и расширение полосы рабочих частот в нем достигнуто за счет введения в каждый канал сглаживающих конденсаторов, включенных паJ0 раллельно ограничителю тока ^2].There is also known a device for extracting the mean value, containing (2n + 1) parallel channels, each of which consists of a series-connected input scale resistor, an amplifier, and a current limiter, the output of which is connected to the output of the device and is connected to the input via a feedback scale resistor amplifier. An increase in speed and an expansion of the working frequency band in it were achieved by introducing smoothing capacitors in each channel, connected in parallel with the current limiter ^ 2].

Недостатки устройства - малый диапазон линейного выходного напряжения СЦмхпкп-⁰’^{1 2 и} пит ) ^и значительная погрешность коэффициента передачи устройства, так как погрешность коэфi 5 фициента передачи операционного уси- ; лителя прямо пропорциональна приведенному к его неинвертирующему входу коэф- фициента передачи. В устройстве только __п часть (J_h £ -t J_Bbi_X) выходного тока операционного усилителя, работающего в линейном режиме, поступает на нагрузку, а большая его часть ответвляет ся через ограничитель тока на один из операционных усилителей, работающих 25 в режиме насыщения (имеющего выходное напряжение другой, полярности). Это приводит к увеличению коэффициента передачи операционного усилителя и возрастанию погрешности коэффици30 ента передачи.The disadvantages of the device are the small range of the linear output voltage SCmhpkp- ⁰ ' ^{1 2 and} pit) ^{and a} significant error in the transmission coefficient of the device, since the error of the coefficient 5 is the transmission coefficient of the operating amplifier; litter is directly proportional to the transfer coefficient reduced to its non-inverting input. The device only part _ _n _{_{(J h £ -t J Bb i}} X) of the output current of the operational amplifier operating in the linear mode, is supplied to the load, and a large part of forks Xia through current limiter of one of the operational amplifiers operating in a mode 25 saturation (having an output voltage of a different polarity). This leads to an increase in the transmission coefficient of the operational amplifier and an increase in the error of the transmission coefficient30.

Наиболее близким по технической » сущности к предлагаемому является резервированное аналоговое устройство, содержащее в каждом канале операционный усилитель,первый вход которого подключен к источнику входного сигнала, 5 а второй вход - к выходу устройства, выходы операционных усилителей через ограничивающие ре•зисторы подсоединены к нагрузке Q3].The closest in technical essence to the proposed one is a redundant analog device containing an operational amplifier in each channel, the first input of which is connected to the input signal source, 5 and the second input is to the device output, the outputs of operational amplifiers are connected to the Q3 load through limiting resistors ].

Однако известному устройству при- Ю сущи недостатки предыдущего устройства.However, the known device has the drawbacks of the previous device.

Цель изобретения - повышение точности работы и расширение функциональных возможностей устройства, в частности диапазона линейного выход- 15 ного напряжения.The purpose of the invention is to increase the accuracy and expand the functionality of the device, in particular the range of linear output voltage 15.

Поставленная цель достигается тем, что в трехканальное резервированное аналоговое устройство, содержащее в каждом канале операционный уси- .,2Q литель, первый вход которого подключен к источнику входного сигнала, а ¹второй вход - к выходу устройства, введены три ограничительных резне- , тора и три диодных моста, в каждом 25 из которых точки соединения катода одного диода с анодом другого диода в одном плече подключены к выходу соответствующего операционного усилителя, а в другом плече - к выходу устройства, точки соединения двух анодов диодов одного моста через соответствующий ограничительный резистор подсоединены к точкам соединения двух катодов диодов другого моста. На чертеже приведена схема трех□5 канального резервированного аналогового устройства. ‘This goal is achieved by the fact that in a three-channel redundant analog device containing in each channel an operational amplifier., 2Q amplifier, the first input of which is connected to the input signal source and ¹ second input - to the output of the device, three restrictive resonators, and three diode bridges, in each 25 of which the connection points of the cathode of one diode with the anode of another diode in one arm are connected to the output of the corresponding operational amplifier, and in the other arm to the output of the device, the connection point of two anode diodes one bridge through the corresponding limiting resistor connected to the connection points of the two cathodes of the diodes of the other bridge. The drawing shows a diagram of three □ 5 channel redundant analog device. ''

Устройство содержит операционные усилители 1-3 с резисторами 4-9, диоды 10-21, ограничительные резне- 40 торы 22-24, резисторы 25-27 и элемент 28 нагрузки, диоды 10-21 образуют три диодных моста 29-31.The device contains operational amplifiers 1-3 with resistors 4-9, diodes 10-21, restrictive resistors 40-24, resistors 25-27 and load element 28, diodes 10-21 form three diode bridges 29-31.

Устройство работает следующим образом. . 45The device operates as follows. . 45

Устройство выделяет срединный по величине из трех сигналов, т.е.The device extracts the median of the three signals, i.e.

^и ₆ых’ - ^ивх med ^and _6th '- ^and BX med

Подаваемые на входы устройства сигналы поступают через резисторы 4-6 на операционные усилители 1-3, уси50 ливаются ими и поступают на соответствующие входы пассивной схемы 55 выбора, содержащей мосты 29-31, срединНное из трех значений напряжений через два из> диодов 10-21 и один из ограничительных резисторов 22^-24 поступает на выход устройства.The signals supplied to the device inputs are fed through resistors 4-6 to operational amplifiers 1-3, amplified by them, and fed to the corresponding inputs of a passive selection circuit 55 containing bridges 29-31, the middle of three voltage values through two of> 10-21 diodes and one of the limiting resistors 22 ^ -24 goes to the output of the device.

Рассмотрим случай, когда ^=Roci⁼^oca> ^{а R}в*< * Η·βχ·2 ^на вход подается сигнал положительной полярности. Вследствие того, что обратная связь на операционные уси- 65 лители подается с общей выходной точки, на выходе операционного усилителя 1 устанавливается максимальное отрицательное напряжение, так как на его входе действует результирующее положительное напряжение.Consider the case when ^{⁼ R} oci ⁼ ^ oca> ^{and R} in * <* Η · βχ · 2 ^{to the} input signal is positive polarity. Due to the fact that the feedback to the operational amplifiers is supplied from a common output point, the maximum negative voltage is established at the output of the operational amplifier 1, since the resulting positive voltage acts on its input.

На выходе операционного усилите-, ля 3 устанавливается максимальное положительное напряжение, так как на его входе действует результирующее отрицательное напряжение. На выходе операционного усилителя 2 устанавливается отрицательное напряжение, которое через диод 14, ограничительный резистор 22 и диод 13 подается на выход устройства.At the output of the operational amplifier, for 3, the maximum positive voltage is set, since the resulting negative voltage acts at its input. At the output of the operational amplifier 2, a negative voltage is established, which is supplied through the diode 14, the limiting resistor 22, and the diode 13 to the output of the device.

Таким образом, ка'нал со срединным значением коэффициента передачи дает на выходе соответствующее напряжение, в то время как два других канала находятся в насыщении (на выходе операционного усилителя в одном канале максимальное положительное напряжение, а на выходе другого - максимальное отрицательное напряжение). При наличии неисправности (в зависимости от характера неисправности) может изменяться состояние каналов и срединное значение может выделить другой канал. В результате любая неисправность не оказывает на выходную характеристику существенного влияния.Thus, the channel with the average value of the transmission coefficient gives the corresponding voltage at the output, while the other two channels are saturated (the maximum positive voltage at the output of the operational amplifier and the maximum negative voltage at the output of the other). If there is a malfunction (depending on the nature of the malfunction), the state of the channels may change and the median value may highlight another channel. As a result, any malfunction does not have a significant effect on the output characteristic.

В предлагаемом устройстве с помощью диодов 10, 14, 18, 13, 17 и 21 при положительной полярности выходного сигнала и диодов 11, 15, 19, 12, 16 и 20 при отрицательной полярности выходного сигнала производится развязка по выходу операционного усилителя, работающего в линейном режиме, от операционных усилителей, работающих в режиме насыщения. Это позволяет не только повысить точность работы устройства, но и существенно увеличить диапазон линейного выходного напряжения (U_Bbtxniaixa 0,7 ϋή_ΗΤ).,In the proposed device using diodes 10, 14, 18, 13, 17 and 21 with a positive polarity of the output signal and diodes 11, 15, 19, 12, 16 and 20 with a negative polarity of the output signal, the output is decoupled from the output of an operational amplifier operating in a linear mode, from operational amplifiers operating in saturation mode. This allows not only to increase the accuracy of the device, but also significantly increase the range of the linear output voltage (U _Bbtxniaix a 0.7 ϋή _ΗΤ ).,

Технико-экономический эффект от применения изобретения состоит в повышении точности работы и расширении функциональных возможностей устройства.The technical and economic effect of the application of the invention is to increase the accuracy and expand the functionality of the device.

Применение предлагаемого устройства позволяет более экономичным и надежным способом по сравнению с аналогичными схемами с использованием транзисторов на выходах операционных усилителей получить необходимое выходное напряжение.The application of the proposed device allows a more economical and reliable way in comparison with similar circuits using transistors at the outputs of operational amplifiers to obtain the required output voltage.

Claims

1. USSR author's certificate 350009, cl. G 06 G 7/14, 1970.

2. Authors certificate of the USSR 702381, cl. G 06 G 7/12, 1978.

3. The patent of the Federal Republic of Germany 2407421,

cl. H 05 K 10/00, published 1976 (prototype).