Преобразователь напряжения в частоту Советский патент 1987 года по МПК H03M1/60 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано-, например, а автоматических системах контроля и уп- равления повьшенной надежности.

Цель изобретения - повышение надежности преобразователя.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема преобразова- теля; ид фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит идентичные каналы 1 преобразования, число которых в каждом конкретном случае выбирает- ся исходя из требований по надежности. Каждый канал содержит интегратор 2, компаратор 3, ждущий мультивибратор 4, генератор 5 постоянного тока, ключ 6, ключ 7, элемент ИЛИ- НЕ 8, В триггер 9, переключатель 10, элемент ИЛИ-НЕ 11, линию 12 задержки, инвертор 13 и мажоритарные элементы 14 и 15.

На временных диаграммах (фиг.2) представлены 1, ,III - напряжение на выходе интегратора 2 первого, второго и третьего каналов соответственно; ,и411к ,, - напряжение на выходе ждущего мультивибратора 4 первого, второго и третьего каналов соответственно; Ugl, UijII, - напряжение на неин- вертирзпощем выходе D-триггера 9 первого, второго и третьего каназпов, соответственно; Ugl, Ugll, Uglll напряжение на выходе элемента ИЛИ- НЕ 8 первого, второго и третьего каналов соответственно; U,,I, U, 11., и„ III к напряжение на выходе эле- мента ИЛИ-НЕ 1 первого, второго и третьего каналов соответственно;

юШк напряжение .на выходе переключателя 10 (на входе компаратора 3) первого, второго и третьего ка;налов соответственно; .- напряжение на выходе мажоритарного элемента 15; U, - напряжение на выходе мажоритарного элемента 14 (на выходе устройства),

Устройство работает следующим образом,

В момент включения питания и при наличии преобразуемого напряжения запускаются ждущие мультивибраторы 4 каналов 1, при этом включаются ключи 6 и начинается заряд конденсаторов интеграторов 2 током от генератора 5. Одновременно выходным им

g

ь- 10

ах- 15 а20,

:; ь35- , 40

45 50

55 - ,.

3634712

пульсом (передним фронтом) ждущих мультивибраторов 4 D-тряггеры 9 переводятся в состояние, при котором на прямых выходах триггеров формируются сигналы высокого уровня. Вследствие того, что параметры каждого канала преобразователя не идентичны, длительности импульсов.ждущих мультивибраторов 4 отличаются друг от друга. Пусть длительность импульсов ждущего мультивибратора 4 в первом канале меньше, а в третьем канале больше, чем длительность импульсов мультивибратора второго канала (фиг.2), По окончании импульсов жду-, щих мультивибраторов ключи 6 закрываются и интеграторы 2 должны перейти в режим разряда интегрирующих конденсаторов током, определяемым значением преобразуемого напряжения и входным сопротивлением интегратора. Синхронизация моментов начала режима разряда интегрирующих конденсаторов интегратора осуществляется по мажоритарному принципу ключами 7, управляемыми элементами ИЛИ-НЕ 8. Ключ 7, закрываясь, задерживает начало разря.г да интегрирующего кoндeнckтopa в канале, в котором первым окончился импульс ждущего мультивибратора, до момента окончания импульса ждущего, мультивибратора промежуточного канала. Мажоритарный прицип синхронизации моментов начала разряда интегрирующих конденсаторов .обеспечивается мажоритарным элементом .15, производящим установку D-триггеров 9 в нулевое состояние по окончании импульса ждущего мультивибратора промежуточного канала. Длительность импульса на выходе мажоритарного элемента 15 определяется суммарным времейем распространения сигнала в D-триггере 9, элементе ИПИ-НЕ 8, самом мажоритарном элементе и, следовательно,мала по сравнению с периодом выходной частоты устройства.

Из-за неидентичности параметров каждого канала преобразователя разность времени разряда интегрирующих конденс аторов может превышать длительность импульса ждущего мультивиб. ратора особенно при малых уровнях преобразуемого напряжения). Запоминание срабатьшания ждущего мультивибратора осуществляет D-триггер 9 по переднему фронту импульса ждущего

ультивибратора 4, запускающегося сигналами компаратора 3 при разряде интегрирующего конденсатора до по- рога срабатьшания компаратора 3. ереключатель 10, управляемый элеентом ИЛИ-НЕ 11 по сигналам от мажоритарного элемента 14 и D-триггера 9, обеспечивает принудительный запуск: ждущего мультивибратора 4 отстающего канала по сигналу ждущего мультивибратора 4 промежуточного канала. Время, в течение которого переключателем ТО вход компаратора 3 переключается от выхода интегратора 2 к источнику напряжения срабатьшания компаратора, определяется суммарным временем распространения сигнала в компараторе 3, ждущем мультивибраторе 4, D-триггере 9, мажоритарном элементе 14, инверторе 13, элементе ИЛИ-НЕ 11, мало и на точностные параметры преобразователя не влияет. Линия 12 задержки исключает повторный запуск ждущих мультивибраторов 4 в момент установки в нулевое сас- тоянйе D-триггеров 9.

t

Далее процесс повторяется. Выходным сигналом преобразователя является напряжение на выходе мажоритарного элемента 14 (11,4 на фиг.2). Как видно из фиг.2, оно представляет собой сигналы, длительность которых имеет промежуточное для рассмотренных в данном случае трех каналов зна чение.

При возникновении отказа одного любого элемента схемы или исчезновении напряжения на входе одного любого канала преобразователя работоспособность и точностные характеристики сохраняются, так как определяются точностными характеристиками одного из исправных каналов. В самом деле, отказы элементов в канале приводят либо к состоянию постоянного высокого уровня на прямом выходе триггера 9V либо к его постоянному

нулевому состоянию. Работа прербразо- gQ держки к неинвертирующему выходу вателя при наличии отказов первого типа (постоянный высокий уровень на прямом выходе триггера 9) аналогична работе, представленной диаграммами на фиг.2, когда неисправен первый канал. Работа преобразователя при наличии отказов второго типа:(постоянное нулевое состояние D-триггера 9 аналогична работе, представленной

D-триггера, а второй вход через и вертор - к выходу первого мажорит ного элемента, входы которого под ключены соответственно к неинверт 55 РУющим выходам D-триггеров основн го и резервирующих каналов, входы второго мажоритарного элемента со динены соответственно с выходами первых элементов ИЛИ-НЕ основного

диаграммами на фиг. 2, когда неиспра- вен третий канал.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий основной канал пре- ,образования, выполненный на токоограничивающем элементе на резисторе, интеграторе, соединенных последовательно компараторе и ждущем мультивибраторе, а также генераторе постоянного тока, выход которого соединен с г ервым входом интегратора через первый ключ, управляющий вход которого под- к.пючен к выходу ждущ.го мультивибратора, а первый вывод резистора является входной шиной,второй вход

интегратора подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены резервирующие каналы преобразования, выполненныеидентично основному, входы которых являются входной шиной, и два мажоритарных элемента, причем в каждый канал дополнительно введены D-триггер, второй ключ, первый и второй элементы

ИЛИ-НЕ, линия задержки, инвертор и переключатель, причем второй вьшод резистора в основном и резервирующих каналах соединен через второй ключ с первым входом интегратора,

управляющий вход второго ключа соединен с выходом первого элемента ИЛИ- НЕ, первый вход которого объединен с С-входом D-триггера и подключен к выходу ждущего мультивибратора, а

второй вход объединен с D-входом

D-триггера и подключен к инвертирующему выходу D-триггера, выход интегратора соединен с первым входом

переключателя, второй вход которо- го соединен с общей шиной, а выход - с первым входом компаратора, I управляющий вход соединен с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен через линию задержки к неинвертирующему выходу

D-триггера, а второй вход через инвертор - к выходу первого мажоритарного элемента, входы которого подключены соответственно к неинверти-, РУющим выходам D-триггеров основного и резервирующих каналов, входы второго мажоритарного элемента соединены соответственно с выходами первых элементов ИЛИ-НЕ основного и

резервирующих каналов, а выход соединен с R-входами D-триггеров основ- 1ого и резервирующих каналов, выход первого мажоритарного элемента

является выходом преобразователя, второй вход компаратора в основном и резервиру1ощих каналах соединен с общей шиной.

биоЗ

вхоЭ

Ulut.i

Ualx

(JfUK f|il

(

с/,, Г,/Г iT

UiiUlH

Фиг.2

Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Преобразователь построен на последовательно соединенных интеграторе, компараторе и ждущем мультивибраторе, генерирующем одинаковые калиброванные импульсы, частота следования которых меняется пропорционально входному напряжению. Дпя повьппения надежности преобразователь содержит нечетное число идентичных каналов преобразования, входы которых соединены с входной шиной, а выходной сигнал формируется мажоритарным злементом из выходных сигналов каналов преобразования. Для синхронизации процессов в каждый канал преобразования ввёде- ны ключи и переключатель, управляемые от элементов ИЛИ-НЕ, линия задержки, инвертор и D-триггер, который устанавливается в нулевое исход- . ное состояние сигналами второго дополнительного мажоритарного элемента. 2 ил. сл с:

Составитель В.Махнанов Редактор А.Огар Техред Л. Сердюкова Корректор И,Муска

Заказ 6380/54 Тираж 900Подписное

ВНИИПИ 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