Преобразователь напряжения в интервал времени Советский патент 1984 года по МПК H03K13/02 

30

00

1 Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в различных устройствах преобразования и обработ ки информации. По основному авт. св. № 1042175 известен преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий интегратор, анализатор знака, переключаемый источник опорных напряжений, электронный переключатель, дифференциатор, дополнительный интегратор, блок сравнения, триггер, блок сброса и генератор тактовых импульсов Tl Если на входе устройства действует перегрузка, то оно перестраивает свое функционирование на работу с двойным, тройным и т.д. тактом преобразования в зависимости от значения перегрузки, при этом к нормаль ному алгоритму работы (за один такт) самостоятельно оно не возвращается. Это является серьезным недостатком и ограничивает его применение, особенно в составе информационно-измерительных систем, где возможность перегрузки или воздействия кратковременной помехи по входу имеет боль шую вероятность, что снижает надежность работы преобразователя. Целью изобретения является повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий интегратор, первый вход которого сое динен с входной шиной, второй вход с выходом электронного переключателя а выход - с первым входом анализатор знака, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход с первым входом переключаемого источника опорных напряжений, второй вход которого сое динен с выходом генератора тактовых импульсов и первым входом триггера, первый выход с первым входом дополни тельного интегратора, а второй выход с первьм входом электронного переклю чателя, второй вход которого соедине с вьЕходом триггера, второй вход кото рого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с первым входом анализатора знака и через дифференциатор - с вторым входом дополнительного интегратора, третий вход которого соединен с выхо дом блока сброса, а вькод подключен к второму входу блока сравнения, вве ден дополнительный триггер, счетный 872 вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, установочный вход соединен с выходом блока сравнения, а выход - с входом блока сброса. На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя напряжения в интервал времени; на фиг. 2 - временные диаграммы работы преобразователя. Преобразователь содержит интегратор 1, анализатор 2 знака, переключаемый источник 3 опорных напряжений, электронньй переключатель 4, дифференциатор 5, дополнительный интегратор 6, блок 7 сравнения, триггер 8, блок 9 сброса, генератор 10 тактовых импульсов и дополнительный триггер 11. На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы преобразователя, где 12 - форма измеряемого напряжения13 - импульсы тактовой частоты; 14 форма напряжения на входах блока 7 сравнения-15 - форма напряжения на выходе триггера 8; 16 - форма сигнала на первом выходе переключаемого источника 3 опорных напряжений 17 форма напряжения на выходе электронного переключателя 4 J 18 - форма сигналэ на выходе дополнительного триггера 11. Устройство работает следующим образом. В момент времени t приходит импульс с выхода генератора 10 тактовых импульсов и устанавливает триггер 8 в положение, при котором электронный переключатель 4 подключает к первому входу интегратора 1 отрицательное образцовое напряжение -U ,: а блок 9 сброса выключается. Посjie этого напряжение на выходе интегратора 1 линейно возрастает со скоростью и - и где и - опорное напряжение; и - измеряемое напряжение; Т - постоянная времени интегратора 1, а напряжение на выходе дополнительного интегратора 6 линейно убывает со скоростью U-x/t. В момент времени ty напряжения оказываются равными, и блок 7 сравнения срабатывает, что приводит,в свою очередь, к срабатыванию триггера 8. Последний, посредством электронного переключателя 4, отключает образцовое напряжение -UQ от входа интегратора 1 и включает 3 блок 9 сброса, в результате чего на выходе дополнительного интегратора 6 устанавливается напряжение, равное нулю, а выходное напряжение интегратора 1 начинает линейно убывать со скоростью . В момент времени t тактирующий импульс вызывает срабатывание тригге ра 8, и далее цикл работы повторяется. При смене знака входного напряжения (фиг. 2), например, в момент вре мени t (момент смены знака Uу для простоты описания работы устройства совмещен с моментом прихода тактирую щего импульса) напряжение на выходе интегратора 1 начинает линейно возUo+Uрастать со скоростью - ri и в момент t достигает нулевЬго значения. Далее оно линейно возрастает с прежней скоростью. При этом в момент времени tgCpa6aTbroaeT анализатор знака, подготавливая тем самым срабаты вание переключаемого источника 3 опорных напряжений. С приходом очередного тактирующего импульса срабатывают триггер 8 и переключаемый источник 3 опорных напряжений, на выхо де которого появляется напряжение противоположного знака +0. Далее цикл работы преобразователя повторяется. Процесс преобразования описывается системой уравнений и - и о X. «. Т f 2 Т const. Т, + Т где Т - период тактирующих импульсов Совместное решение уравнений дает функцию преобразования вида X -У-S- т 1 Uo Пусть в течение времени (t- - t.) действует перегрузка по входу (U U При этом выходное напряжение интегра тора 1 возрастает (так как Ux UQ) соскоростью .. ТЯ- , а напряжение дополнительного интегратора 6 возрастает со скоростью (/С. В результате в течение периода преобразования (t - t) Tj, выходные напряжения интеграторов 1 и 6 не равны. В момент времени t приходит очередной тактирующий импульс, который подтверждает предьщущее состояние триггера 8 и одновременно вызывает срабатывание (по счетному входу) дополнительного триггера 11, который управляет блоком 9 сброса. При этом блок 9 сброса включается и устанавливает нулевое значение выходного напряжения дополнительного интегратора 6. В момент окончания действия перегрузки (например, момент времени t-) выходное напряжение интегратора 1 начинает линейно убывать (так как U UQ) со скоростью и в момент времени t- достигает значения выходного наопряжения дополнительного интегратора 6. В результате срабатывает блок 7 сравнения, по импульсу которого триггер 8 переходит в противоположное состояние, а состояние дополнительного триггера 11 остается прежним. По сигналу с триггера 8 срабатывает электронный переключатель 4 и отключает образцовре напряжение U от входа интегратора 1 . В результате вьпсодное напряжение интегратора 1 возрастает со скоростью , а выходное напряжение дополнительного интегратора 6 остается равным нулю. В момент времени to приходит очередной тактирующий импульс, по которому срабатывают триггеры 8 и 11. Далее работа устройства осуществляется в нормальном режиме, т.е. процесс преобразования происходит за один такт Т. Таким образом, введение дополнительного триггера 11 и соответствующих связей выгодно отличает предлагаемое устройство от известного. Оно имеет более высокую надежность работы и не отличается повышенной стоимостью.

fisl

te e «a

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ по авт. св. № 1042175, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введен дополнительный триггер, счетный вход которого подключе11 к выходу генератора тактовых импульсов, установочный вход соединен с выходом блока сравнения, a выход - с входом блока сброса.