Преобразователь фазового сдвига во временной интервал Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

1 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов. Известен преобразователь фазового сдвига во временной интервал, содер.(жащий источник опорного напряжения, четьфе ключа, два интегратора, инвертор, детектор нуля, два триггера, задатчик времени, элемент И, два эле мента ИЛИ, распределитель импульсов и два формирователя коротких импульсов TI . Недостатками устройства являются низкое быстродействие, вызванное последовательным преобразованием измеряемых величин, и значительная сложность конструкции, обусловленная структурным методом построения для обеспечения необходимой точности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразова -ель фазового сдвига во временной интервал, содержащий три триггера, источник опорного напряжения, два интегратора, три ключа, инвертор, детектор нуля и два формирователя коротких импульсов, выход одного из которых подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя коротких импульсов, выход источника опорного напряжения подключен к потенциальным входам пер вого и второго ключей, управляющие входы которых соединены соответствен но с выходом первого триггера и с пряьалм выходом второго триггера, инверсный выход которого подключен к .первым входам третьего ключа и треть его триггера, выход первого ключа через первый интегратор и детектор нуля соединен с вторым входом третьего триггера, выход второго ключа через второй интегратор и инвертор подключен ко второму входу третьего ключа, выход которого связан.со вхо.дом первого инвертора . Однако известное устройство харак теризуется невысокой точностью преоб разования, вызванной зависимостью постоянной времени интегратора от температуры окружакнцей среды. Цель изобретения - повышение трчности преобразования. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь фазового сдвига во временной интервал, содержащий Пе вый, второй и третий триггеры, источ 13. 2 ник опорного напряжения, интегратор, первый и второй ключи, инвертор, детектор нуля и два формирователя, выход одного из которых подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя и со счетным входом второго триггера, выход источника опорного напряжения подключен к потенциальному входу первого ключа, выходы первого и второго ключей через интегратор и детектор нуля соединены со вторьм входом третьего триггера, первый вход которого подключен к инверсному выходу второго триггера и управляющему входу второго ключа, потенциальный вход которого соединен с выходом инвертора, дополнительно введены преобразователь период - код, элемент И и цифроаналоговый преобразователь, потенциальный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход - со входом инвертора, прямые выходы первого и второго триггеров соединены через элемент И с управлякмцим входом первого ключа, прямой выход второго триггера .через преобразователь период - код подклюг ен к управляющим входам цифроаналогового преобразователя. На чертеже приведена функциональная схема преобразователя фазового сдвига во временной интвервал. Преобразователь содержит формирователи 1 и 2 коротких импульсов, выходы которых соединены со входами первого триггера 3, а выход формирователя 2 подключен к счетному входу второго триггера 4. Выход первого триггера 3 и прямой выход второго триггера 4 через элемент И 5 соединены с управляющим входом первого ключа 6. Прямой выход второго триггера 4 подключен ко входу преобразователя 7 период - код, выходы которого соединены с управляющими входами цифроаналогового преобразователя 8. Потенциальные входы ключа 6 и преобразователя 8 соединены с выходом источника 9 опорного напряжения. Выход преобразователя 8 через инвертор 10 соединен с управляющим входом второго ключа 11, а выходы ключей 6 и 11 через последовательно соединенные интегратор 12 и детектор 13 нуля подключены ко второму входу третьего триггера 14, первый вход которого соединен с инверсным выходом второго 31 триггера 4 и управляющим входом ключа 1 1 . Устройство работает следующим обр эом. В исходном состоянии на вход формирователя 1 поступает напряжениеи, а на вход формирователя 2 - напряжение и , относительно которого измеряется фаза напряжения U. В момент перехода напряжений U и U2 через нулевой уровень от отрицательного значения к положительному на выходах формирователей 1 -и 2 образуются короткие импульсы, которые, поступая на входы триггера 3, формируют на его выходе временной интервал t, пропорциональный фазовому сдвигу V причем где Т - период колебаний напряжений U-, и U2. На прямом выходе второго триггера А формируется импульс длительностью Т, пропускающий через элемент 5 каждый нечетный период напряжения импульс длительностью t, который с выхода элемента 5 открывает .ключ 6, и интегратор 12 заряжаетс от источника опорного напряжения до напряжения где t - постоянная времени интегра тора 12. Импульс длительностью Т с выхода второго триггера 4 преобразуется преобразователем 7 в код N, причем , где К. - передаточный коэффициент преобразователя 7. На выходе преобразователя В выра батьюается напряжение , где Ку передаточный коэффициент преобразователя 8. На выходе инвертора 10 вьфабатывается напряжение прохождении очередного импульса от формирователя 2 второй триггер 4 перебрасывается, закрывается ключ 6, открывается ключ 11 и перебрасьшается третий триггер 14, формируя начало временного интервала tj;. Напряжение U4 поступает на вход интегратора 12 и начинает разряжать его. Интегратор 12 разряжается до нуля за время При этом напряжение (-Vonn . откуда Так как где К - коэффициент пропорциональности. При достижении нулевого уровня на .выходе интегратора 12 детектор 13 нуля перебрасывает триггер 14, формируя на его выходе временной интер-вал tx Таким образом, изобретение позволяет повысить точность измерения фа зовых сдвигов за счет исключения из окончательного результата погрешностей, вызванных температурными и врененными уходами интегратора.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗОВОГО СДВИГА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, содержащий первый, второй и третий триггеры, источник опорного напряжения, интегратор, первый и второй ключи, инвертор, детектор нуля и два формирователя, выход одного из которых, подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соеди ней с вь ходом второго формирователя и со счетным входом второго триггера| выход источника опорного напряжения подключен к потенциальному входу первого ключа, выходы первого и ключей через интегратор и детектор нуля соединены с вторым входом третьего триггера, первый вход которого подключен к инверсному выходу второго триггера и управляющему входу второго ключа, потенциальный вход которого соединен с выходом инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены преобразователь период - код, эле- мент И и цифроаналоговый преобразователь , потенциальный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход - с входом инвертора, прямые выходы первого и вто(Л С рого триггеров соединены через элемент И с управляющим входом-первого ключа, прямой выход второго триггера через преобразователь период-код под ключен к управляющим входам цифроаналогового преобразователя. 00 00 со