Преобразователь "напряжение-число импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к импульс- ной- технике, а именно к устройстBciM для аналого-цифрового преобразования напряжения в число импульсов в электронных устройствах систем автоматического регулирования.

Известен преобразователь напряжение - число импульсов, содержащий управляемый источник тока, подключенный через дозирующий конденсатор к нуль-органу, запоминающий конденсатор, соединенный через переключатель с источником преобразуемого напряжения, источник питания, токостабилизирующий четырехполюсник на составном транзисторе, работа которого основана на разряднике запоминающего конденсатора подсчетом циклов зарядки и разрядки дозирующего конденсатора 1.

Недостатком этого преобразователя является низкая точность преобразования из-за большой ошибки дискретности преобразования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь напряжение - число импульсов, содержащий блок управления, выполненный в виде последовательно соединенных генератора

импульсов и делителя частоты, выход которого подключен к входу запуска формирователя развертывающее го напряжения, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения и сумматора, первый вход которого соединен с шиной, преобразуемого сигнала, а выход -.-с выходом формирователя развертывающего на10пряжения и с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом источника порогового напряжения, а выход - с первым входом элемента совпадения,

15 второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов блока управления .

Недостатком такого преобразователя является низкая точность преоб20разования из-за влияния нестабильности амплитуды пилообразного напряжения и нестабильности порогового напряжения,заключающаяся в том, что, при увеличении с1мплитуды пи25лообразного напряжения ( уменьшении величины порогового напряжения на выходе преобразователя появляются счетные импульсы при отсутствии входного напряжения, а при уменьшении

30 амплитуды пилообразного напряжения (увеличении величины пороговрго на пряжения) появляется зона нечувств тельности, т.е. импульсы на выходе преобразователя отсутствуют при по явлении на входе преобразователя н пряжения... Цель изобретения - повышение то ности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряже ние - число импульсов, содержащий блок управления, выполненный в виде последовательно соединенных ген тора импульсов и делителя частоты, выход которого подключен к входу запуска формирователя развертывающего напряжения, выполненного в ви де генератора пилообразного напряжения и сумматора, первый вход которого соединен с шиной преобразуемого сигнала, а выход - с выход формирователя развертывающего напр .жения и с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом источника порогового напряжения, а выход - с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов блока управления, введен компенсирующий элемент, подключенный к выходу генератора пилообразного напряжения, а выходом к второму входу сумматор а источник порогового напряжения выполнен в виде диода, катод которого через конденсатор и резистор соединен с общей шиной и через буферный усилитель с выходом источника порогового напряжения, а анод диода подключен к выходу генератора пилообразного напряжения формирователя развертывающего напряжени На чертеже показана схема предлагаемого преобразователя. Преобразователь напряжение число импульсов содержит блок 1 управления, включающий последовател но соединенные генератор 2 .импульсов и делитель 3 частоты, выход ко рого подключен к входу запуска формирователя 4 развертывающего напряжения, включающего генератор 5 пилообразного напряжения и сумматор 6, Выход генератора 5 пилообразного напряжения через компенсирующий элемент 7 подключен к второму входу сумматора б и к аноду диода 8 источ ника 9 порогового напряжения, катод диода через конденсатор 10 и резистор 11 соединен с общей шиной и через буферный усилитель 12 с выходом источника 9:,порогового напр жения и с вторым входом сравнивающего устройства 13, первый вход которого подключен к выходу сумматора 6 формирователя 4 развертывающего напряжения, первый вход сумматора подключен к Входной шине, выход сравнивающего устройства 13 подключен к первому входу элемента 14 совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора 2 импульсов блока 1 управления, а выход - к выходной шине преобразователя. Устройство работает следующим образом. , В блоке 1 управления вырабатываются счетные импульсы на выходе генератора 2 импульсов, которые постуют на второй вход элемента 14 совпадения и тактовые импульсы на выходе делителя 3 частоты, которые поступают на вход запуска формирователя 4 развертывающего напряжения. В формирователе 4 развертывающего напряжения в моменты прихода тактовых импульсов вырабатываются, пилообразные импульсы. Положительный пилообразный импульс с выхода генератора 5 пилообразного напряжения через диод 8 поступает наконденсатор 10, заряжая его до амплитудного значения. Постоянное напряжение конденсатора через буферный усилитель 12, имеющий большое входное сопротивление и коэффициент усиления +1, поступает на второй вход сравнивающего устройства 13, устанавливая на его выходе напряжение, запрещающее прохождение счётных импульсов с выхода блока 1 управления на выход устройства через элемент 14 совпадения. Таким образом, на выходе буферного усилителя 12, подключенного к шине источника порогового напряжения, вырабатывается постоянное положительное напряжение, равное амплитуде Пилообразного импульса. В то же самое время этот же положительный пилообразный импульс через компенсирующий элемент 7 (компенсирующий потери пилообразного напряжения на диоде 8, сумматор б, выполненный на операционном усилителе с. коэффициентом усиления -1 определяемым соотношением масштабирующих резисторов, поступает на другой вход сравнивающего устройства 13, не изменяя его выходного напряжения. Таким образом, при отсутствии преобразуемого напряжения UBX входе преобразователя на входы сравнивающего устройства поступают положительное пороговое напряжение и отрицательные пилообразные импульсы, причем в момент прихода пилообразного импульса положительное напряжение равно амплитуде пилообразного напряжения по модулю и на выходе сравнивающего 13 поддерживается напряжение, запрещающее прохождение счетных импульсов на выходе устройства через элемент 14 совпадения.

В момент пау.зы (когда тактовый импульс на выходе делителя 3 частоты отсутствует) конденсатор 10 медленно разряжается через резистор 11 Причем напряжение на конденсаторе становится меньше первоначального на величину большую, чем ожидаемое изменение амплитуды пилообразного напряжения. При этом на выходе сравнивающего устройства 13 поддерживается сигнал запрещающий прохождние счетных импульсов на выход пре|образователя через элемент 14 совпадения.

С приходом следующего тактового импульса с делителя 3 частоты, вырабатывается новый пилообразный импульс, который заряжает конденсатор 10 до нового значения, равного новой амплитуде пилообразного напряжения. Это новое постоянное порогвое напряжение через буферный усилитель 12 поступает на первый вход сравнивающего устройства 13, на другой вход которого поступает но вый отрицательный пилообразный импульс, с выхода сумматора б, амплитда которого равна новому значению постоянного порогового напряжения, и на выходе сравнивающего устройства 13 поддерживается напряжение запрещающее прохождение счетных импульсов на выход устройства через элемент 14 совпадения. При поступлении на в-ход устройства постоянного отрицательного напряжения на вы. ходе сумматора 6, напряжение по модулю большее, чем на выходе буферного усилителя 12 на величину входного сигнала, сравнивающее устройство 13 вырабатывает сигнал длительностью, пропорциональной величине входного напряжения разрешающий прохожд ние счетных импульсов с блоком 1 управления на выход устройства через элемент 14 совпадения. Количество импульсов на выходе преобразователя пропорционально величине входного напряжения.

При поступлении на вход устройства положительного напряжения напряжение на выходе сумматора 6 по модулю меньше напряжения на выходе буферного усилителя 12 и на выходе сравнивающего устройства 13 поддерживается напряжение, запрещающее прохождение счетных импульсов с выхода блока 1 управления на выход устройства.

Таким образом, число импульсов на выходе устройства пропорционально мгновенному значению преобразуемого напряжения за такт работы устройства .

Использование в преобразователе напряжение - число импульсов диода конденсатора, резистора, буферного усилителя и компенсирующего элемента выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как примерно на порядок повышается точность преобразователя при изменении амплитуды пилообразного напряжения на 1%.

Это происходит за счет того, что в сравнивающем устройстве происходит сравнение не порогового напряжения с суммой пилообразного и входного напряжений, а постоянного напряжения,

0 всегда равного амплитуде пилообразного импульса в моменты прихода пилообразного импульса.и являющегося noporoBfciM, с суммой пилообразного и входного напряжений, т.е. в предлагаемом устройстве пороговое

5 напряжение, поступающее на вход сравнивающего устройства, отслеживает изменение амплитуды пилообразного напряжения. Таким образом уст-раняется зона нечувствительности и

0 появление точных счетных импульсов на выходе преобразователя при отсутсствии входного сигнала.

Формула изобретения

Преобразователь напряжение - чис5ло импульсов, содержащий блок управления, выполненный в виде п-осле-. довательно соединенных генератора импульсов и делителя частоты, выход которого подключен к входу запуска

0 формирователя развертывающего напряжения, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения и сумматора, первый вход которого .соединен с шиной преобразуемого сигна5ла, а выход - -с выходом формирователя развертывающего напряжения и с первым входом сравнивающего устрЬйства, второй вход которого соединен с выходом источника порогового нап0ряжения, а выход - с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразо5вателя, в него введен компенсирующий элемент, подключенный входом к выходу генератора пилообразного напряжения, а выходом к второму входу сумматора, а источник порогового

0 напряжения выполнен в виде диода, катод которого через конденсатор и резистор соединен с общей шиной и через буферный усилитель с выходом источника порогового напряжения, а

5 анод диода подключен к выходу генератора пилообразного напряжения формирователя развертывающего напряжений.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

632079, кл. Н 03 К 13/20, 10.11.78.

2.Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В.М. Шляндина, 1972, с. 154-155, рис.3-49(прототип)

5

I

1

ff

V

ff

dtfjro о

г