Калибратор напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/44 

0. 1

Р

:« о ;о з:

Изобретение относится к информационно-иэмерительной технике и автоматичес- : кому управлению, в частноЛи к калибраторам напряжения, и может быть использовано при построении информационно-изме- 5 рительных систем и систем автоматического контроля и управления.

Известен калибратор напртжения, со- . держащий зацающий Генератор, уйравляющий элемент, источник опорного напряжения, 10 дифференциальный компаратор и усилитель и представляющий собой совокупность задающего генератора и стабилизатора напряжения переменного тока. Выходное напряжение в известном устройстве стаби-15 лизировано (не зависит от колебаний напряжения задающего генератора), а его величина управляется значением напряжения опорного .источника ij.

Недостатком данного устройства яе 20 ляется низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является калибратор напряжения, содержащий источник опорного напряжения, к выходу которого подключены 25 последовательносоединенные первый и вто« рой ключи, линейный детектор, интегратор, фиксатор уровня и управляемый генератор, выход которого подключен к выходным выводам, узел управления, выходом соединенный с управляющими входами первого и второго ключей и управляемого генератора, выходом - с входными выводами 2 .

Недостаток известного калибратора ограниченные функциональные возможно сти, что связано с большой динамической погрешностью при работе в широком диапазоне частот.

Цель изобретения - расширение функ- ,.. циональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем., что в калибратор напряжения, содержащий источник опорного напряжения, к выходу которого подключены последовательно соединенные первый и второй ключи, линейный детектор, интегратор, фиксатор уровня и управляемый генератор, выход которого подключен к выходным выводам, узел управления, выходом соединенный с управляющими входами первого и второго ключей и управляемого генератора, входом - с входными выводами, дополнительно введены последовательно включенные между дервым ключом и линейным детектором дополнительные интегратор и фик- сатрр уровня, выходные выводы подключены к управляющему входу линейного детектора, а дополнительный выкоц узла управления соединен с управляющим входом дополнительного фиксатора, уровня.

На фиг. 1 представлена структурная блок-ч;хема калибратора напряжения;

на фиг. 2 - пример построения узла управления.

Калибратор напряжения .содержитисточник 1 опорного напряжения, к выходу которого подключены первый ключ 2, второй ключ 3, линейнь детектор 4, интегратор 5, фиксатор 6 уровня и управляемый генератор 7, соединенные последовательно. Выход управляемого генера- тбра 7 подключен к выходным выводам. Выходы узла 8 управления подключены к управляющим в.ходам ключей 2 и 3 и управляемого генератора 7, а вход - к входным выводам. Дополнительные интегратор 9 и фиксатор 10 уровня включены последовательно. Вход дополнителЕз- ного интегратора 9 подключен к ключам и 3, а выход дополнительного фиксатора 10 уровня подключен к линейному детектору 4. .Выходные выводы устройства подключены к линейному детектору 4, а дополнительный выход узла 8 управления подключен к управляющему входу дополнительного фиксатора 1О уровня. Узел 8 управления содержит преобразователь кода в интервал 11 времени, подключенный к входу узла управления и к одному из его выходов, генератор 12 тактовых импульсов, подключенный к преобразователю кода в интервал 11 времени и к счетчику 13 импульсов, подключенному к входам дешифратора 14, выходы которого подключены к другим выходам узла управдения, а также формирователь 15, подключенный к входу узла 8 управления и .еще одному выходу.

Калибратор работает следующим. образом.

Источник 1 опорного напряжения подк;1ючается к входу интегратора 9 через первый ключ 2 на время Т, , задаваемое управляющим интервалом времени, поступающим на ключ 2 о узла 8 управления. Кроме того к входу интегратора 9 через второй ключ 3 подключается напряжение с выхода фиксатора 10 уровня, на время Т/, задаваемое также узлом 8 управления. Опорное напряжение ЕО источника 1 и выходное напряжение фиксатора 10 уровня противоположны по знаку. Фиксатор 10 уровня по приходу управляющего короткого импульса от узла 8 управления осуществляет выборку и запоминание (фиксацию) выходного напряжения интег ратора 9. Импульсы выборки препставляю собой непрерывную 1юслеаовательность импульсов, задающих циклы работы yciw ройства. В кажаом цикле узел 8 управления формирует оанократно интервалы вре- мени. T и В результате такой работы по истечении М циклов от момента изме- нения входного сигнала напряжение на вы хода фиксатора уровня 10 становится равным -()loQ, Г) л , iС j. - постоянная времени интегратора 9;. :: Kfhy коэффициент передачи фиксатора уровня 1О. Если выполняется условие I 1, то при постаточно большом и (т.е. в установившемся режиме) постоянное напр жение йа выходе фиксатора уровня 1О стйновится ЬоТ,. : Постоянное напряжение с выхода фиксйтора 1О уровня и переменное напряжение с выхода управляемого генератора 7 |(это переменное Напряжение является выходным сигналом калибратора напряжения через линейный детектор 4 поступают на вход основного интегратора 5. СтрукTypai линейного детектора 4 и интегратора5 такова, что результаты интегрирования интегратором 5 упомянутых на- .пряжений противоположны по знаку. Фик- сатор уровня 6 по приходу коротких импульсов выборки (эти импульсы формируют синхронно с периодом выходного переменного напряжения управляемого генератора 7) осуществляют выборку и запоминание напряжения интегратора 5. Постоянное выходное напряжение фиксато ра уровня 6 поступает на вход управляемого генератора 7, управляя уровнем г выходного переменного напряжения. По истечении ум периодов выходного перемен ного напряжения после скачкообразного изменения постоянного напряжения на входе линейного детектора 4 среднее значение выходного напряжения становит Vm-.oH-Qo U о СрО II cpm -10 TK iVfeKyr . 1- а. 1 - период выходного переменного напряжения; щ - постоянная времени интегратора 5j ,К - коя})фициенты передачи факсато.ра 6 уро&вя и управляемого генератора 7, При выполнении условия/ Q f Ч ио стечении достаточно большого числа пеиодов выходного напряжения, т.е. в становившемон режиме выходное переенное напряжение становится Cpoo tOcTO Узел управления работает следующим образом.I . Входной сигнал узла управлени я 8 состоит из кода, задающего уровень выходного напряжения 5шлибратора, и переменного напряжения, задающего частоту выходного напряжения калибратора; Код поступает на преобразователь кода в интервал 11 времёйи, а переменное напряжение поступает через формирсватель 15 узла 8 управления на управляемый генератор 7. Интервал времени на выходе пре- , ббразователя 11 прямо пропорционален коду Nt и обратно пропорционален частоте о генератора 12 тактовых импульсов, т.е. . Счетчик импульсов 13 подсчитывает импульсы частотой о с генератора 12 тактовых; импульсов. Дешифратор 14 формирует однократно, за период переполнения счетчика 13, два интервала времени короткий импульс выборки Т-, поступающий на фиксатор уровня 10, и интервал времени Т постоянной длительности, зависящей от частоты о и некоторого кода Мп, заданного структурой дещифрато- . Таким образом, с учетом выражений для Т и Т(1 уравнение преобразования калибратора имеет следующий вид Отсюда следует, что в уравнение преобразования калибрютора не входят коэ4н« фициенты передачи таких блоков как интеграторы 5 и 9 (т.е. кх постоянные времени), фиксаторов уровня 6 и 10, уп равляемого генератора 7. Это позволяет {прецъявпять низкие требованийк пере- численным блокам и строить калибратор достаточно простым, но в то же время достаточно точным. При этом инте1эвал времени Т,., формируемый пропорциональн входному сигналу (коцу в данном случае.) не связан с частотой выходного напряжения калибратора. Длительность, интерва ла времени Т зависит только от частоты f о генератора 12 тактовыхимпульсов. При этом, поскольку частота используется также и для формирования постоянного интервала времени Т , отно- шение Т / Т не зависит от-5 , что позволяет не предъявлять высоких требовани к долговременной стабильности 13. Таким образом, в данном калибраторе преобра зование входного сигнала в переменное напряжение с заданным средним значением (калиброванное по среднему значению) осу- ществ/гяегся путем последовательного преоб разования входного сигнала, в данном случае кода, в постоянное напряжение и затем постоянного напряжения в переменное. При этом входной сигнал преобразуется в интервал времени, длительность которого не зависит от частоты выходного напряжения калибратора, благодаря чему преобразователь кода во временной интервал 11 может быть реализован простейшим путем, например, на основе счет чика импульсов и схемы сравнения кодов, или на основе счетчика импульсов с предустановкой. Это позволяет использовать калибратор для формирования выходного напряжения, частота которого нестабильна, переменна, или известна неточно. Это особенно важно, если калибратор используется в качестве управляемого стабилизатора напряжения для всевозможных генераторов или синхронизаторов частоты, частота которых устанавливается вручную (т.е. грубо), либо управляется в широком диапазоне значений, причем изменение частоты идет непрерывно. Предлагаемый калибратор может быть использован как в составе автоматизированных систем, так и в варианте ручного управления совместно с генератором. Введение в состав Калибратора напряения дополнительных интегратора и фиксатора уровня с соответствующими связями расширяет его функциональные возможности: калибратор напряжения может быть использован не только в фиксированных частотах, айв случае, когда частота выходного напряжения нестабильна, известна не точно или даже переменна.

КАЛИБРАТОР НАПРдаШНИЯ, содержащий источник опорного напряжения, к выходу коз-ррого подключены пос../ Го ледовательно соединенные первый и второй ключи, линейный детектор, интегратор, фиксатор уровня и управляемый генератор, вькод которого подключен к выходным выводам, узел управления, выходом соединенный с управляющими входами первого и второго ключей и управляемого генератора, входом - с входными выводами, отл ичающийся тем, что, с целью расширений функцнонадь ных возможностей, в него введены пос- ледовательно включенные между первым ключом и линейным детектором допопц тельные интегратор и фиксатор уровня, выходные выводы подключены к управляющему входу линейного детектора, а дополнительный выход узла управления соединен с управляющим входом дополнителыйого фиксатора уровня.

Кблоку