Функциональный преобразователь временных интервалов Советский патент 1984 года по МПК G04F10/00 

со Изобретение относится к измерительной технике, (5 частности к импульсным устройствам измерительной техники, предназначено для функционального преобразования мгновенных значений интервалов между импульсами в импульсы длительностями обратно пропорциональными этим значениям и может быть использовано в аппаратуре для автоматической обработки результатов измерений электрических и физических величин. Известно устройство, работа которого основана, на использовании нелинейных характеристик полупроводниковых элементов и осуществляющее преобразование входных величин в величины обратно пропорциональные им 1. Недостатком этого устройства является низкая точность преобразования. Наиболее близким к предлагаемому является функциональный преобразователь временных интервалов, содержащий два 20 триггера, два времяамплитудных преобразователя, два ключа, резистор, запоминающий конденсатор, инвертирующий усилитель постоянного тока, компаратор и источник постоянного напряжения, причем первый выход первого триггера соединен с входом первого времяамплитудного преобразователя, второй выход первого триггера соединен с входом второго времяамплитудного преобразователя и с управляющим входом первого ключа, к контактам о которого подключены выходы времяамплитудных преобразователей. Средний контакт первого ключа через резистор соединен с входом инвертирующего усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен запоминающий кон- 35 денсатор и первый контакт второго ключа, второй контакт которого соединен с выходом инвертирующего усилителя постоянного тока и с первым входом компаратора. Второй вход компаратора подключен к источнику опорного напряжения, выход компаратора соединен с вторым входом второго триггера, первый вход которого соединен с первым входом первого триггера и является входом устройства. Выход второго триггера соединен с управляющим входом 45 второго ключа и является выходом устройсгва 2. Недостатком этого устройства является низкая точность преобразования, так как во время преобразования поочередно подключаются два времяамплитудных преобразователя, одинаковые коэффициенты которых трудно обеспечить, а также наличие «мертвого времени, необходимого для перевода преобразователей из режима запо-55 минания в режим преобразования. Цель изобретения - повыщение точности преобразования временных интерва10 лов в импульсы длительностями обратно пропорциональными длительностям входных импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее времяамплитудный преобразователь, резистор, запоминающий конденсатор, ключ, компаратор, источник опорного напряжения и два триггера, первые входы которых соединены с входной шиной, выход времяамплитудного преобразователя через резистор соединен с входом инвертирующего усилителя постоянного тока, с первой обкладкой запоминающего конденсатора и с первым контактом ключа, выход инвертирующего усилителя постоянного тока с второй обкладкой запоминающего конденсатора, с вторым контактом ключа и с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход компаратора соединен с вторым входом второго триггера, выход которого подключен к выходной шине устройства и к управляющему входу ключа, введен одновибратор, причем вход одновибратора соединен с выходной шиной устройства, а выход - с вторым входом первого триггера и с первым входом времяамплитудного преобразователя выход первого триггера соединен с втор м входом времяамплитудного преобразователя, а источник опорного напряжения с третьим входом времяамплитудного преобразователя. Введение одновибратора со схемой подключения элементов позволяет повысить точность преобразования, так как при этом исключаются поочередно работающие времяамплитудные преобразователи, которые вносят дополнительную погрешность из-за неидентичности коэффициентов преобразования и необходимости дополнительного времени, необходимого для перевода преобразователей из режима запоминания в преобразования. На фиг. 1 представлена функциональ„дя схема устройства; на фиг. 2 - временн е диаграммы работы устройства, Преобразователь состоит из источника i опорного напряжения, времяамплитудного преобразователя 2, триггеров 3 и 4, резистора 5, одновибратора 6, запоминающего конденсатора 7, инвертирующего усилителя 8 постоянного тока, ключа 9 и компаратора 10, входной 11 и выходной 12 шин устройства, Времяамплитудный преобразователь 2 содержит преобразователь 13 напряжения тока, конденсатор 14, ключ 15, запоминающий конденсатор 16, инвертирующий усилитель 17 постоянного тока и управляемый ключ 18. Опорное напряжение подается на третий вход 19, сигнал перезаписи на второй вход 20, сигнал обнуления на первый

вход 21. Времяамплитудный преобразователь имеет выход 22.

Источник 1 опорного напряжения соединен с третьим входом 19 времяамнлмтудного преобразователя2 и с первым входом компаратора 10, входная шина 11 устройства соединена с первым входом триггера 3 и с первым входом триггера 4. Выход триггера 3 соединен с вторым входом 20, второй вход триггера 4 соединен с выходом компаратора 10, выход триггера 4 соединен с выходной шиной 12 устройства, с управляюш,им входом ключа 9 и с входом одновибратора 6, выход которого соединен с первым входом 21 времяамплитудного преобразователя 2 и с вторым входом триггера 3. Выход 22 времяамплитудного преобразователя 2 соединен с первым контактом резистора 5, второй контакт которого соединен с входом инвертирующего усилителя 8 постоянного тока, с первым контактом ключа 9 и с первой обкладкой конденсатора 7, вторая обкладка которого соединена с выходом инвертирующего усилителя 8 постоянного тока, с вторым контактом ключа 9 и с вторым входом компаратора 10.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы в соответствующих точках функциональной схемы; а - на входе устройства, б - на конденсаторе 14, в - в точке (выходе) 22, г - на выходе инвертирующего усилителя S, д - на выходе устройства, е - в точке (входе) 21.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении на шину 11 устройств последовательности импульсов на выходе времяамплитудного преобразователя 2 образуется последовательность импульсов, амплитуды которых равны:

т т - t -Ki-Eo Qi

где EQ-напряжение источника 1 опорного

напряжения;

tj - длительность i периода входных импульсов (фиг. 2);

KI- коэффициент преобразования преобразователя 13 напряжение - ток;

С 1 - емкость запоминающего конденсатора 16;

О. - величина заряда на конденсаторе 16.

Следует отметить также, что преобразователь 2 не имеет «мертвого времени, так как при переходе его в режим памяти, что происходит по переднему фронту входного импульса, при этом срабатывает триггер 3 и разматывается ключ 15, конденсатор 14 начинает заряжаться и получает заряд равный

Яп-Тт) Е-о

где Ifj-время работы преобразователя в

режиме памяти.

При переходе преобразователя 2 в рожим преобразования замь кается ключ 15. заряд q, переписывается на запоминающий конденсатор 16 и последний начинает заряжаться током равным к-Е, на-протяжении времениTj-1 0. т.е. до поступления на вход устройства следующего входного импульса. Таким образом, суммарный заряд Q на конденсаторе 16 в момент поступления на вход устройства i-f I импульса равен

Qi KiEo(i:n+Ti-Tn) TiK,Eo.

По переднему фронту входного импульса также срабатывает триггер 4 и размыкается ключ 9, на выходе усилителя 8 начинает возрастать напряжение, KOMnapafop 10 срабатывает через время, равное выходному импульсу, которое можно записать

r,«,.-R:ii:Eo.

R CfEoCi R-Ci-Ci. 1 v 1

fjKiElo TiKiEo

где С,- величина емкости конденсатора 7; к - величина сопротивления резистора 5;

К - коэффициент преобразования. После срабатывания компаратора 10 срабатывает триггер 4, с помощью ключа 9 обнуляет конденсатор 7 и запускает одновибратор 6, который ключем 18 обнуляет конденсатор 16 и задним фронтом возвращает триггер 3 в исходное состояние.

Следовательно, на выходе устройства образуется последовательность импульсов длительности, обратно пропорциональными периодам .следовани я входных импульсов. Устройство не требует равенства коэффициентов преобразования отдельных узлов и не имеет «мертвого времени, что позволяет повысить точность преобразования.

./

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий времяамплитудный преобразователь, резистор, запоминающий конденсатор, ключ, компаратор, источник опорного напряжения и два триггера, первые входы которых соединены с входной шиной, причем выход времяамплитудного преобразователя через резистор соединен с входом инвертирующего усилителя постоянного тока, с первой обкладкой запоминающего конденсатора и с первым контактом ключа, выход инвертирующего усилителя постоянного тока - с второй обкладкой запоминающего конденсатора, с вторым контактом ключа и с первым входом компаратора, второй вхоД которого соединен с источником опорного напряжения, выход компаратора соединен с вторым входом второго триггера, выход которого подключен к выходной щине устройства и к управляющему входу ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен одновибратор, причем вход одновибратора соединен с выходной щиной устройства, а выход - с вторым входом первого триггера и с первым входом времяамплитудного преобразователя, выход первого триггера соединен с вторым входом времяамплитудного пре(Л образователя, а источник опорного напряжения - с третьим входом времяамплитудного преобразователя.