Преобразователь напряжения в интервал времени Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении цифровы приборов и информационно-измеритель ных систем. Известно устройство, построенное на базе измерительного преобразователя напряжения в инвервал времени и содержгидее два интегратора, два устройства сравнения Hajiряжений, сумматор, цифровой измеритель времёни, триггер, генератор импульсов и .два ключа {. Недостатком этого устройства является низкое входное сопротивление обусловленное использованием интеграторов Миллера во входных цепях. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пре образователь напряжения в интервал времени, содержащий первый и второй операционные усилители, неинвертиру щие входы которых соединены с общей шиной, а инвертирующие подключены к средним точкам соответствующих RCцепей, образуемым соединением первых выводов резистора конденсатора, устройство сравнения напряжений входы которого соединены с вторалми выводами конденсаторов RC-цепей, триггер, первый вход которого соединен с выходом устройства сравнения напряжений, а второй - с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к- управляющим входам двух ключей, через первый из которых и резистор к инвертирующему входу первого операционного усилите ля подключена ьмна образцового напряжения, а второй ключ подключен параллельно.конденсатору RC-цепи второго операционного усилителя f2 Недостатком известного устройств является его низкое входное сопротивление, которое практически равно значению сопротивления параллельно соединенных резисторов RC-цепей и как правило не превышает 0,5t-l мОм. Это накладывает существенные ограничения на область использования преобразователя, поскольку усложняется задача его согласования с источником преобразуемого напряжения. . Цель оизобретения - повышение входного сопротивления преобразовате ля напряжения в интервал времени. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий первый и второй операционные усилители, неинвертирующие входы которых соединены с общей шиной, а инвертирующие подключены к средним точкам cqoтвeтcтвyющиx RC-цепей,. образуемым соединением первых выводов резистора и конденсатора, устройство сравнения напряжений, .входы которого соединены с вторыми выводами конденсаторов RC-цепей, триггер, первый вход которого соединен с выходом устройства сравнения напряжений, а второй - с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к управляющим входам двух ключей, через первый из и резистор к инвертирующему входу первого операционного усилителя подключена шина образцового напряжения, а второй клюн подключен параллельно конденсатору RC-цепи второго операционного усилителя, в него введены дополнительные операционные усилители, инвертирующие входы которых соединены ,с шиной источника преобразуемого сигнала, выходы - с входами устрой- , .ства сравнения напряжения, а неинвертирующие входы - с выходами соответСТВУЮОД1Х операционных усилителей и вторы в выводами резисторов соответСТВУЮВД1Х RC-цепей. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Преобразователь содеркит первый 1 и второй 2операционные усилители, неинвертирующие входы которых соединены с общей НИНОЙ, а инвертирукяцие подключены к средним точкам RC-цепей 3 и 4 соответственно, устройство 5 сравнения напряжений, входы которого соединены с конденсаторами RC-цепей 3 и 4, триггер 6, один из входов которого подключен к. выходу устройства 5 сравнения напряжений, другой к выходу генератора 7 тактовых импульсов, а выход, являющийся выходом преобразователя, соединен с управляющими входами первого 8 и второго 9 ключей, причем через первый ключ 8 и резистор 10 к инвертирующему входу первого операционного усилителя 1 подключено образцовое напряжение, а второй ключ 9 подключен параллельно конденсатору второй НС-цепи 9, первый 11 и второй 12 дополнительные операционные уси.лители, инвертирующие входы которых подключены к источнику преобразуемого напряжения, выходы соединены со входами устройства 5 сравнения напряжений, а иеинвбртирующие входы соединены с выходами операционных усилителей 1 и 2 и с резисторами RC-цепей 3 и 4 соответственно. Устройство работает следующим образен. С приходом импульса с выхода генератора 7 тактовых импульсов триггер 6 переходит в такое состояние, при котором размыкается ключ 9, а на инвертирующий вход первого операционного усилителя 1 через замкнутый ключ 8 и резистор 10 поступает образцовое напряжение V. В результате этого выходное напряжение первого дополнительного операционного усилителя 11 начинает линейно возрастать со скоростью (Vj, - V)/ , где Т. - постоянная времени КС-цепи 3, а выходное напряжение второго дополнительного усилителя 12 - танейно убывать .со скоростью , , где f, - постоянная времени RC uenrf 4. В момент равенства выходных напряжений дополнительных операционных усилителей 11 и 12 срабатывает устройство 5 сравнения напряжений и приводит триггер 6 в другое состояние. При этом замыкается ключ 9, с помощью которого на выходе второго дополнительного операционного усилителя устанавшвается нулевое значение напряжения. Одновременно образцовое напряжение VP с помощью ключа 8 отключается от инвертирующего входа первого операддионного усилителя 1, в результате выходное напряжение первого допйянительного операционного усилителя 11 будет линейно убывать со скоростью приходом очередного импульса с выхода генератора 7 тактовых импульсов цикл работы преобразоват еля повторяется. В установившемся режиме и при t г t.2 Т среднее значение преобразуемого напряжения за период

интегрирования, равный периоду Т следования импульсов с выхода генератора 7, равно среднему значению образцового напряжения .У за время интегрирования, равное ин 1ю1 4ативному интервалу Tj.

.Ls

Г .Т

Отсюда можно получить функцию npef образования устройства

TV 0

ч

Таким Образом, ЯЬоритм работы предлагаемого преобразователя напряжения в интерваа времени полностью соответствует алгоритму работы известного устройства. Однако входное сопротивление преобразователя значительно увеличивается за счет ввода в схему двух дополнительных операционных усилителей II и 12 и подключения источника преобразуемого напряжения непосредственйо к инвер- , тирующим входам этих усилителей.

Значение входного сопротивления устройства определяется значением входного сопротивления дополнительных операционных усилителей и при использовании современной базы

достигать 10 г 103 ом.

:ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, сО;ДеЕМ а11дай пер вый и второй операционные усилители, неинвертирупоие входил которых соединены с-общей 1иной, .а инвертирующие подключены к средним точкам соответ.ствуюиих ЕС-цепей, образуемым сэедшнениемгп рвых выводов резистора . и конденсатора, устройство сравнения напряжений,входы которого соединены с вторыми выводами конденсаторов RC-цепей, триггер, первый вход которого соединен с выходом устройства сравнения напряжений, а второй - с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к управляющим входам двухключей, через первый из которых и резистор к инаерта-, рующему входу первого операционного усилителя подключена Ешна образцового напряжения, а второй ключ подключен параллельно конденсатору RC-цепи второго оперощионнбго усилтателя, . о т л и ч а ю щ и и с я тему, что, с целью повьацения входного сопротивления преобразователя в него введены дополнительиые операционные усилители,. инвертируювде входа которих -сое- , динены с шиной и точника пре бразуе.мого сигнала, выходы - с -входагми устройства сравнения напряжений,а неинвертирующие входы - с выходами соотт ветствующих операционных усилителей В . и втоЕялии выводами резисторов соотт ветствуюищх RC-цепей.