Преобразователь напряжения в интервал времени Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

ш

4

О hf

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий интегратор, вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход - к входу компаратоjpa ,модулятор входного напряжения, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход - с выходом блока управления, отличающийЕ€ : ОЛг-ЛЯ I t ; : -- I iJ; -:-:::.Ли; . ;.. Ut. . . .. -;- f г- /:L с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены переключатель, два конденсатора, дифференциатор, выполненный на операционном усилителе, третьем конденсаторе и резисторе в цепи отрицательной обратной связи, при этом вход дифференциатора подключен к выходу модулятора входного напряжения, выход - к второму входу компаратора, выход которого соединен с входом источника опорного напряжения и входом блока управления, выход которого соединен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с инверсным входом операционного усилиi теля дифференциатора, первый и второй выходы - соответственно через СП первый и второй конденсаторы с выходом операционного усилителя дифференциатора .

tpvzl Изобретение относится к информационно-измерительной технике и используется при разработке прецизионных цифровых вольтметров и амперметров для измерения действующего значения напряжения или тока при ис каженной форме сигнала. Известен преобразователь напряже ния в интервал времени, содержащий в качестве основных узлов модулятор входного напряжения, источник опорн го напряжения, интегратор, блок сра нения (компаратор) и схему управления ij . Недостатком данного устройства я ляются ограниченные функциональные возможности. Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее интегратор, вход которого подключен к выходу источника опорного напряже ния, а выход - к первому компаратора, модулятор входного напряжения, первый вход которого подключен к входной шине, а второй вход к выходу блока управления 2| . Недостатком известного устройств является ограниченные функциональны возможности. Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей преобразователя за счет получения корнеизвлекающей функции преобразования. Поставленная цель достигается т& что в преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий интегратор, вход которого подключен к вы ходу источника опорного напряжения, а выход - к первому входу компарато модулятор входного напряжения, первый вход которого соединен с входно шиной, а второй вход - с выходом блока управления, введены переключа тель, два конденсатора, дифференциатор, выполненный на операционном усилителе, третьем конденсаторе и резисторе в цепи отрицательной обратной связи, при этом вход дифференциатора подключен к выходу модулятора входного напряжения, выход к второму входу компаратора, выход которого соединен с входом источник опорного напряжения и входом блока управления, выход которого соединен первым входом переключателя, второй вход которого соединен инверсным входом операционного усилителя дифференциатора, первый и второй выход соответственно через первый и второ конденсаторы с выходом операционног усилителя дифференциатора. На фиг. 1 представлена функциоиальная электрическая схема преобр зователя; на фиг. 2 -эпюры напряжений в его схеме. Устройство (фиг. 1) содержит интегратор 1, выход которого подключей к первому входу KOj mapaTopa 2, выход которого через источник 3 опорного напряжения подключен к входу интегратора 1, модулятор 4 входного напряжения, первый вход которого подключен к входной шине преобразователя, управляющий вход через блок 5 управления подключен к выходу компаратора 2, а выход через конденсатор 6 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 7, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резистор 8, причем элементы 6-8 в совокупности образуют дифференциатор 9. Параллельно резистору 8 через двухпозиционный переключатель 10 включены конденсаторы 11 и 12. Управляквдий вход двухпозиционного переключателя 10 подключен через блок 5 управления к выходу компарр1тора 2. Неинвертирующий вход операционного усилителя 7 соединен с шиной преобразователя. Устройство работает следующим образом. Входное напряжение Ugy постоянного тока, промодулированное модулятором 4, упра,вляем1дм импульсами напряжения прямоугольной формы от блока 5 управления, поступает через конденсатор 6 на, инвертирующий вход операционного усилителя 7. Двухпозиционный переключатель 10 работает таким образом, что в течение одного полупериода промодулированного входного напряжения к инвертирующему входу операционного усилителя 7 подключен конденсатор 11, а в течение другого полупериода - конденсатор 12. Благодаря такому включению цепи обратной связи операционного усилителя 7 конденсаторы 11 и 12 заряжаются током равной величины и противоположного направления. Среднее за время одного полупериода модулированного напряжения значение тока I , протекающего через конденсатор 6, равно -. - 2UtoC« (1) где Cg - величина емкости конденсатора 6; ВХ входное напряжение преобра: зователя; Т - период изменения модулированного напряжения . Когденсаторы 11 и 12, включенные через Двухпозиционный переключатель 10 параллельно резистору 8 обратной связи,выполняют функцию динамического фильтра,благодаря которому на выходе операционного усилителя 7 вырабатыва ется напряжение 11( прямоугольной формы, амплитудное значение которого равно U,.I-R. где R - величина сопротивления резистора 8. Это напряжение поступает на второ вход компаратора 2, на первый вход которого поступает линейно изменяющееся напряжение с выхода интегратора 1, на вход которого подается опор ное напряжение И с выхода источника 3 опорного биполярного напряжения. В момент равенства линейно изменя ющегося выходного напряжения интегратора и напряжения U на выходе операционного усилителя 7, поступающих на входы компаратора 2, последний изменяет свое состояние, изменяя полярность опорного напряжения UQ, и через блок 5 управления изменяет сос тояние модулятора 4 входного напряжения и двухпозиционного переключателя 10. При этом изменяется направление изменения напряжения на выходе интегратора 1, подключается через двухпоз.иционный переключатель 10 другой конденсатор в цепи обратной связи операционного усилителя 7 и изменяется полярность его выходного напряжения U . Дальше процесс работы периодически повторяется. ЭпюЕил напряжений в схеме преобразователя представлены на фиг. 2: а) входное напряжение, б) модулированное напряжение, в) напряжение на выходе дифференциатора, г) выходное напряжение интегратора, д) опорное апряжение, е) напряжение на выхое компаратора Период Т изменения выходного наряжения компаратора, являющегося выходом преобразователя, равен UoT..2C6«, ,, (Г.- в feCfeRa u ty-R,C- постоянная времени интег- ратора 1. Таким образом, благодаря включению в схему преобразователя напряже ния в интервал времени, использующего метод модуляции входного напряжения и реализующего линейную функцию преобразования, дифференциатора и динамического фильтра, состоящего из управляемого двухпозиционного переключателя и двух конденсаторов/ реализовано устройство, обеспечивающее возможность выполнения операции извлечения квадратного корня, т.е. расширены функциональные возметкчвсти преобразсвателя.