Преобразователь длительности импульсов Советский патент 1987 года по МПК H03K5/04 

1

Изобретение относится к электронной технике и может найти применение в любой отрасли лриборостроения и измерительной технике.

Цель изобретения - иовышение надежности и точности преобразования временного масштаба.

Па фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема устрой- ства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Преобразователь импульсов содержит генератор 1 квазипостоянноги тока заряда, генератор 2 квазипосто- янного тока разряда, вход которого подключен к входной шине 3,ошины 4 источника питания, генераторы 1 и 2 подключены к первой обкладке первого конденсатора 5 и входу блока 6 выделения временного интервала, выход которого подключен к измерителю 7 временного интервала, N звеньев 8, каждое из которых состоит из конденсатора 9, стабилитрона 10, резисто- ра 11 и транзистора 12- р-п-р-т-ипа, все конденсаторы 9 звеньев включены последовательно между второй обкладкой конденсатора 5 и общей шиной 4 источника питания, первая обкладка каждого конденсатора .9 звена соединена со своей второй обкладкой через переход анод-катод стабилитрона 10 звена, а с первой обкладкой предыдущего конденсатора (9 или 5) - через последовательную цепь - резистора 11 этого звена и переход эмиттер-база транзистора 12 этого звена все коллекторы N транзисторов 12 звеньев В подключены к отрицательной шине 4 источника питания, а база транзистора 12 первого звена соеди- нена с входом блока 6 выделения временного интервала.

Преобразователь импульсов работае следующим образом.

На вход генератора 2 поступает прямоугольный импульс (см, фиг. 2а) длительностью t . Током с выхода генератора 2 линейно заряжаются накопительные конденсаторы 5 и 9, шун- тированные стабилитронами с напряжением стабилизации U,

Число накопительных конденсаторов и стабилитронов сверху в принципе не ограничено, но на фиг. 1 для кон кратности рассмотрены схемы с двумя стабилитронами 10 и конденсаторами 9. применение которых позволяет на

.

Q2о 25gg , , о : т

-

45

55

два порядка расширить диапазон длительностей входных импульсов t р, . Именно поэтому U i м /3. Если бы использовались п стабилитронов и п+1 конденсаторов, то U -Е / п.

Если емкости коь|денсаторов 5, 9 и 9 выбраны соответственно в отношении 100:10:1, то напряжение на всей цепочке конденсаторов на первой обкладке конденсатора 5 будет нарастать кусочно-линейно, как показано на (фиг. 26), сплошной линией - на участке (фиг. 2 б и ж). Скорость линейного изменения напрялсения на каждом конденсаторе обратно пропорциональна его емкости. Раньше остальных до напряжения U зарядится самый маленький накопительный конденсатор 9 последнего звена (участок (г-д) фиг. 26-). Как только напряжение на нем достигнет и,- , его дальнейший заряд прекращается и зарядный ток от генератора 2, продолжая течь через накопительные конденсаторы 5 и 9 предыдущих звеньев, начинает течь через стабилитрон 10 первого звена. Затем заряжается конденсатор 9 первого звена (участок (д-е) фиг. 2б),, а потом - конденсатор 5 ((е-ж) фиг. 26). Максимальное напряжение определяется напряжением Е генератора 2. Длительность каждого следующего линейного участка на ломаной ((г-д-е, ж-д-и) фиг. 26) в десять раз больше предыдущего, а амп- Jштyды этих участков равны между собой.

Таким образом, при изменении длительности входного импульса t , например, в 1000 раз амплитуда напряжения изменится всего в 30 раз.

Ecj-iH бы в схеме на фиг. 1 не было резисторов 11, и транзистод5ов 12; разряд цепочки накопительных конденсаторов 5 и 9, происходил бы в той же последовательности, как и их заряд, но только через генератор 1 Как видно из ломаной, последний по времени линейный участок имеет очень малую крутизну. В результате весь преобразователь имеет малую линейность преобразования и большую нестабильность порога срабатывания схемы, а это приводит к малой точности преобразования. С помощью тран- зисторов 12 и резисторов 11 изменяется последовательность разряда конденсаторов 5 и 9; сначала разряжается

конденсатор 5 (имеющий максимальную емкость), затем конденсатор 9 первого звена, а потом конденсатор 9 второго звена. В результате форма импульса разряда имеет вид ломаной (ж-з-и-к) фиг. 2б), т.е. крутизну последнего по времени линейного участка на заднем фронте (участок (ж-з) фиг. 2б) оказывается в 100 раз выше, чем у ломаной (см. диаграмму III фиг. 26) прототипа.

Изменение последовательности разряда конденсаторов 5 и 9 происходит из-за того, что напряжения на заряженных конденсаторах 5 и 9 передаются через змиттерные повторители (выполненные на транзисторах 12) на резисторы 11, соответственно, которые задают в стабилитроны 10 токи, превышающие ток разряда конденсаторов. Поэтому сначала будет разряжаться конденсатор наибольшей емкости (т.е. конденсатор 9 последнего звена), так как ток, задаваемый резистором 11, поддерживает до окончания разряда . .конденсатора 5 напряжение на конденсаторе 9 первого звена равно 2U . При этом формируется участок (ж-з) фиг. 26 заднего фронта импульсов.

После окончания разряда конденсат ра 5 запирается транзистор 12 первого звена и через стабилитрон 10 этого звена перестает течь ток, поддерживающий напряжение 2и,у на конденсаторе 9 этого звена, и он начинает разряжаться, формируя участок (13-и) фиг. 2б) импульса.. После окончания разряда конденсатора 9 первого звена запирается транзистор 12 второго звена, прекращая тем самым ток, поддерживающий напряжение на конденсаторе 9 последнего звена на уровне 11,. В результате этот конденсатор, имеющий минимальную емкость, начинает разряжаться и формирует самый крутой и самый короткий по времени участок (и-к) фиг. 26.

Если бы схема на фиг. 1 содержала не два звена 8, а только одно, то задний фронт импульса имел бы вид ломантэй II на фиг. 26. Если бы схема на фиг, 1 вообще не содержала бы дополнительных.зреньев 8, то задний фронт импульса имел бы вид ломаной III (см. фиг. 26).

Блок 6 выделения временного интервала разряда фиксирует начало за- ряпя и конец разряда цепочки конпен598951

саторов 5, 9 и, тем , выделяет временной интервал t (см. фяг. 2и В измерителе 7 временных интервалов прямоугольный импульс длительностью

5

t известным образом заполняется короткими импульсами, число которых подсчитывается счетчиком и индицируется цифровым индикатором, также со-ig держащемся в измерителе 7.

Таким образом, в преобразователе импульсов введение в схему по крайней мере одного звена 8 позволяет по сравнению с прототипом повысить

5 надежность и точность преобразователя время - время за счет автоматического переключения величины емкости накопительных конденсаторов и увеличение крутизны фронта импульса

2Q разряда накопительного конденсатора. Первое условие позволяет избавиться от механического переключателя поддиапазонов, а второе ведет к увеличению Линейности преобразования и

25 повьшению стабильности порога срабатывания схемы выделения временного интервала.

Формула изобретения

30

Преобразователь длительности им-пульсов, содержащий генератор квазипостоянного тока заряда, генератор квазипостоянного тока разряда, вход которого подключен к входной шине, выходы генератора квазипостоянного тока заряда и генератора квазипостоянного тока разряда подключены к первой обкладке первого конденсатора и входу блока вьщеления временного интервала, выход которого подключен к измерителю временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности и точности преобразования в него введены N звеньев, каждое из которых состоит из конденсатора, стабилитрона, резистора и транзистора р-п-р-типа, все конденсаторы звеньев включены последовательно между второй обкладкой первого конденса-ора и общей П1иной источника питания, первая обкладка каждого конденсатора звена соединена со своей второй обкладкой через па- реход анод - катод стабилитрона зве- на, ас первой обкладкой предыдущего конденсатора через последовательную цепь ре зистора этого звена и переход эмиттер - база транзистора ото35

40

45

0

51359895в

го звена, все коллекторы N транзисто- транзистора первого звена соединена ров звеньев подключены к отрицатель- с входом блока выделения временного ной шине источника питания, а база интервала.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в любой отрасли приборостроения и измерительной технике. Цель изобретения - повьшение надежности и точности преобразования временного масштаба - достигается за счет введения в устройство N звеньев 8, каждое из которых состоит из конденсатора 9, стабилитрона 10, резистора 11 и транзистора 12 р-п-р-типа. Преобразователь также содержит генератор 1 квазипостоянного заряда,, генератор 2 квазипостоянного тока, входную шину 3, шины 4 источника питания, конденсатор 5, блок 6 выделения временного интервала, измеритель 7 временного интервала. Введение в преобразователь звена 8 позволило повысить надежность и точность путем автоматического переключения величины емкости накопительных конденсаторов и увеличения крутизны фронта импульса разряда накопительного конденсатора. Это позволило также исключить механическое переключение поддиапазонов и повысить стабильность порога срабатьшания схемы выделения временного интервалу. 2 ил. 2 (Л J JJ -- « I . .11 .fff Л F 8 JJ - // I 104 I

I С

Епчт

ff

фиг

Редактор А. Долинич

Составитель В. Чичиков

ТехредЛ.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 6163/55 Тираж 900Подписное

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.