Преобразователь напряжения в интервал времени Советский патент 1987 года по МПК H03M1/52 

ipue.l

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в составе информационно-измерительных систем автоматического контроля и в прецизионных цифровых вольтметрах.

Цель изобретения - повышение точности преобразоавтеля.

На фиг.1 представлена функциональ15

20

25

ная схема устройства; на фиг.2 - вре-JO вым входом логического блока 12, а менные диаграммы его работы.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 ключи, через которые шина преобразуемого сигнала и общая шина соответственно соединены с входом масштабного усилителя 3, операционный усилитель 4, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом резистора 5 и входами третьего 6 и четвертого 7 ключей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму выводам накопительного элемента, выполненного в виде конденсатора 8, и входам пятого 9 и шестого 10 ключей, выходы которых объединены с выходом операционного усилителя,4, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, компаратор 11, выход которого соединен с первым входом логического блока 12, второй вход которого соединен с первым выходом блока 13 управления, а первый выход логического блока 12 - с управляющим входом седьмого ключа 14, вход которого соединен с шиной опор- 35 ного сигнала.

Второй выход логического блока 12 соединен с управляющим входом второго ключа 2, управляющие входы третьего 6 и шестого 10, четвертого 7 и пято- го 9 ключей соответственно объедине30

прямой выход является выходом устройства, выход элемента И 16 являет ся вторым выходом логического блока

На фиг.2 приняты следующие обозн чения: 18 - изменение напряжения на конденсаторе 8; 19 - сигнал на прямом выходе генератора 13 и на управ ляющих входах ключей 1, 6 и 10; 20 сигнал на инверсном выходе генера то ра 13 и на управляющих входах ключе 7 и 9; 21 - сигнал на прямом выходе триггера 15 и на управляющем.входе ключа 14; 22 - сигнал на выходе эле мента И 16 и на управляющем входе ключа 2,

Работа устройства происходит сле дующим образом.

В первый полупериод его работы в течение фиксированного интервала времени Т замыкаются ключи 1, 6 и 1 остальные ключи разомкнуты, при это конденсатор 8 зарядится до напряжения

и.

С1

y, RC

Т,

где и. К

входное напряжение; коэффициент передачи напря жения масштабного усилителя 3;

е и ej - напряжения смещения масштабного усилителя 3 и операционного усилителя 4. соответственно;

ны, а блок 13 управления выполнен в виде генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом первого ключа 1 и общей точкой управляющих входов третьего 6 и шестого 10 ключей, второй выход - с общей точкой управляющих входов четвертого 7 и пятого 9 ключей и третьим входом логического блока 12.

Входы компаратора 11 соединены с первым и вторым обкладками конденсатора 8 соответственно, выход седь45

50

е и ej - напряжения смещения масштабного усилителя 3 и операционного усилителя 4. соответственно;

R - сопротивление резистора 5; С - емкость конденсатора 8. По окончании интервала времени Т ршючи 1, 6 и 10 переходят в разомкнутое состояние, а ключи 7 и 9 - в замкнутое, вызывая тем самым переворот конденсатора 8 в цепи отрицательной обратной связи операционног З силителя 4.

В это же время одновибратор 17

мого ключа 14 - с входом масштабного 55 формирует импульс, устанавливающий

усилителя 3, выход которого подключен к второму выводу резистора 5, причем логический блок 12 выполнен

на прямом выходе триггера 15 единич ный уровень. В результате этого на выходной клемме устройства начинает

на элементе И, одновибраторе и триггере 15, инвертирующий выход которого соединен с первым входом элемента И 16, второй вход которого подключен к третьему входу логического блока 12 и одновибратора 17, через который второй вход логического блока 12 соединен с первым входом триггера 15, второй вход которого соединен с пер

вым входом логического блока 12, а

прямой выход является выходом устройства, выход элемента И 16 является вторым выходом логического блока.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: 18 - изменение напряжения на конденсаторе 8; 19 - сигнал на прямом выходе генератора 13 и на управляющих входах ключей 1, 6 и 10; 20 - сигнал на инверсном выходе генера то- ра 13 и на управляющих входах ключей 7 и 9; 21 - сигнал на прямом выходе триггера 15 и на управляющем.входе ключа 14; 22 - сигнал на выходе элемента И 16 и на управляющем входе ключа 2,

Работа устройства происходит следующим образом.

В первый полупериод его работы в течение фиксированного интервала времени Т замыкаются ключи 1, 6 и 10, остальные ключи разомкнуты, при этом конденсатор 8 зарядится до напряжения

и.

С1

y, RC

где и. К

входное напряжение; коэффициент передачи напряжения масштабного усилителя 3;

е и ej - напряжения смещения масштабного усилителя 3 и операционного усилителя 4. соответственно;

R - сопротивление резистора 5; С - емкость конденсатора 8. По окончании интервала времени Т ршючи 1, 6 и 10 переходят в разомкнутое состояние, а ключи 7 и 9 - в замкнутое, вызывая тем самым переворот конденсатора 8 в цепи отрицательной обратной связи операционного З силителя 4.

В это же время одновибратор 17

на прямом выходе триггера 15 единичный уровень. В результате этого на выходной клемме устройства начинается формирование информативного интервала времени Т, а ключ 14 замыкается, подключая на вход масштабного усилителя 9 опорное напряжение UQ, имеющее ту же полярность, что -и и. Это ведет к линейному убыванию накопленного за предыдущее время напряжения на конденсаторе 8, В момент достижения этим напряжением нулевого уровня компаратор 11 формирует им- пульс, устанавливающий на прямом выходе триггера 15 нулевой уровень. В результате этого на выходной клемме устройства заканчивается формирование информативного интервала времени Tj, ключ 14 размыкается, а ключ 2 пе реходит в замкнутое состояние. К концу интервала времени Т изменение напряжения на конденсаторе 8 будет соответствовать значению (фиг.2)

TI J°5lSj. т RC |

В течение оставшегося времени (Т-Т) до следующего цикла преобра- зования на конденсаторе8 сформируется напряжение

и «J RC

Если учесть, что в установившемс режиме для изменения напряжения на конденсаторе 8 справедливо соотношение

и,, .исз 0.

то совместное решение уравнений позволяет найти характеристику преобразования устройства

Т .

и.

Из данного соотношения видно, что в характеристику преобразования предлагаемого устройства коэффициент передачи масштабного усилителя 3, а также напряжение смещения операционного усилителя 4 не входят, поэтому преобразователь напряжения в интервал времени имеет более высокз™ точность.

Формула изобретения

1. Преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий первьш и второй ключи, через которые шина преобразуемого сигнала и общая шина соответственно соединены с входом

с W )5 20

25

30

45 0

35

40

5

масштабного усилителя, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом токо- ограничивающего элемента, выпол1 ен- ного в виде резистора, и входами третьего и четвертого ключей, выходы которых подключены соответственно к первому и BTOpoNry выводам накопительного элемента, выполненного в виде конденсатора, и входам пятого и шестого ключей, выходы которых объединены с выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, компаратор, выход которого соединен с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, а первый выход логического блока является выходной шиной -и соединен с управляющим входом седьмого ключа, вход которого соединен с шиной опорного сигнала, второй выход логического блока соединен с управляющим входом второго ключа, а управляющие входы третьего и шестого, четвертого и пятого ключей соответственно объединены, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в работе, в нем блок управления выполнен в виде генератора тактовых импульсов, первьш выход которого соединен с управляющим входом первого ключа и общей точкой управляющих входов третьего и шестого ключей, второй выход - с общей точкой управляющих входов четвертого и пятого ключей и третьим входом логического блока, входы компаратора соединены с первой и второй обкладками конденсатора соответственно, выход седьмого ключа со единен с входом масштабного усилителя, выход которого подключен к второму выводу резистора.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в нем логический блок выполнен на элементе И, одновибраторе и триггере, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого является третьим входом логического блока, второй вход которого является входом одновибратора, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого является первым входом логического блока, а прямой выход - первым выходом логического блока, вторым выходом которого является выход элемента И.

UxK- eiK-t-ez

MiMifizi

RC

e,K

КС

l

W

го

21 22

Редактор В.Данко Заказ 7286/58

Техред М.Ходаиич

Корректор Л.П

Тираж 899Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

7x

,

fpLi.2. г

Корректор Л.Пилипенко

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники и может быть использовано в составе информационно-измерительных систем автоматического контроля и в прецизионных цифровых вольтметрах. Изобретение позволяет повысить точность преобразователя, содержащего первый 1 и второй 2 ключи, масштабный усилитель 3, операционный усилитель 4, токоограничивающий элемент 5, третий 6 и четвертый 7 ключи, накопительный элемент 8, пятый 9 и шестой 10 ключи, компаратор 11, логический блок 12, блок 13 управления, седьмой ключ 14, за счет выполнения блока 13 управления в виде генератора тактовых импульсов с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с (О (Л с: и, о о- 1410 ю 00 ГС со со 16