Преобразователь время-напряжения Советский патент 1991 года по МПК H03K5/26 

13

/J

Ё

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для выдачи сигналов в форме постоянного напряжения, величина которого пропорциональна длительности входного импульса. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности - достигается тем, что в преобразователь время - напряжения введены диоды 1-4, источник 11 тока, конденсатор 13, резистор 17. инвертор 10, содержащий транзисторы 20, 21, источники 22, 33 напряжения и резисторы 24-27, и одновибратор 9, содержащий операционный усилитель, два источника тока, два диода, конденсатор и резистор. Преобразователь также содержит диод 5, входную шину 7, выходную шину 8. конденсатор 12, операционные усилители 14, 15, резистор 16 и нормально замкнутый ключ 18. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

О

VJ

00 XI 01

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для выдачи сигнала в форме постоянного напряжения, величин которого пропорциональна длительности входного импульса.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя время - напряжение; на фиг. 2 - диаграммы его работы; на фиг. 3 - схема одновибратора.

Преобразователь время - напряжение содержит диоды 1-6, входную шину 7, выходную шину 8, одновибратор 9, инвертор 10, источник 11 тока, первый 12 и второй 13 конденсаторы, первый 14 и второй 15 операционные усилители, первый 16 и второй 17 резисторы, нормально замкнутый ключ 18. Входная шина 7 соединена с входом источника 11 тока, с первым выводом диода 1 и через одновибратор 9 с первым выводом диода 2 и с входом инвертора 10, первый выход которого через диод 3 соединен с первым выводом резистора 16 и с. неинвертирующим входом операционного усилителя 14, а второй выход через диод 4 соединен с первым выводом резистора 17 и с неинвертирующим входом операционного усилителя 15. Выходы операционных усилителей 14 и 15 через соответствующие диоды 5 и 6 соеди- нены с выходной шиной 8 и через конденсатор 13 - с общей шиной 19, соединенной через ключ 18 с выходом источника 11 тока.

Инвертор 10 содержит транзисторы 20 и 21, источники 22 и 23 напряжения и рези- сторы 24-27. Одновибратор 9 содержит операционный усилитель 28, источники 29 и 30 тока, диоды 31 и 32, конденсатор 33, резистор 34.

Назначение инвертора 10 - формирова- ние на своих выходах высокого напряжения разной полярности в течение времени отсутствия на его . входе напряжения и формирование на своих выходах высокого напряжения противоположной полярности в течение всего времени присутствия на его входе управляющего напряжения.

Назначением одновибратора 9 является формирование на своем выходе импульса прямоугольной формы заданной длительно- сти, передний фронт которого совпадает с задним фронтом импульса, поданного на вход одновибратора.

Работа преобразователя время - напряжение заключается в следующем.

В отсутствии импульсов UBX на шине 7 (см. момент времени ti) конденсаторы 12 и 13 разряжены, диоды 5 и 6 смещены в обратном направлении, ток источника 11 тока отсутствует, ключ 18 замкнут.

Допустим, что в момент времени t2 проходит первый импульс UBx на шину 7 с указанной (см. фиг. 2а) длительностью. Начиная с этого момента, с выхода источника 11 тока, в качестве которого можно использовать, например, резистор, с последовательно включенным диодом или общеизвестные управляемые генераторы тока на транзисторах или на операционных усилителях, нает протекать ток, которым заряжается конденсатор 12, так как в этот момент времени ключ 18 размыкается вследствие прихода на его вход управления высокого положительного напряжения с шины 7 через диод 1. Состояние операционных усилителей 14 и 15 остается неизменным вследствие того, что через диоды 3 и 4 на их неинвертирующие входы поступают высокие напряженил, значительно большие по своей величине, чем максимально возможная величина заряда конденсатора 12.

Величины сопротивлений резисторов 16 и 17 используются большими, благодаря чему обеспечивается несущественное влияние токов этих резисторов на величину заряда конденсатора 12. Кроме того, токи этих резисторов текут навстречу и поэтому они взаимно компенсируются. В момент времени ts на шине 7 формируется задний фронт входного импульса, ток с выхода источника 11 тока равен нулю. По заднему фронту выходного импульса запускается одновибратор 9, положительный импульс с его выхода, во- первых, через диод 2 удерживает ключ 18 в разомкнутом состоянии, а во-вторых, этот импульс поступает на вход инвертора 10. Транзистор 21 насыщается, и диод 3 смещается в обратном направлении. Одновременно с этим происходит насыщение транзистора 20, на коллекторе которого формируется отрицательный потенциал, от которого диод 4 смещается в обратном направлении.

На неинвертирующие входы через резисторы 16 и 17 поступает напряжение заряда конденсатора 12 положительной полярности, вследствие чего на выходе операционного усилителя 14 напряжение положительной полярности, диод 5 отпирается и благодаря глубокой обратной связи конденсатор 13 приобретает заряд, равный заряду на конденсаторе 12. В момент времени t4 с выхода одновибратора 9 формируется задний фронт выходного импульса, ключ 18 замыкается и конденсатор 12 через него быстро разряжается. Одновременно с этим в момент времени тз отпираются диоды 3 и 4, а диоды 5 и 6 смещаются в обратном направлении и заряд на конденсаторе 13 в дальнейшем не изменяется до момента формирования заднего фронта следующего импульса на шине 7.

В том случае, если время-длительность на входной шине 7 в дальнейшем неизменна, то и выходное напряжение на шине 8 неизменно, без всяких пульсаций.

Если, в момент времени te приходит импульс меньшей длительности, то к моменту времени t конденсатор 12 заряжается до меньшей величины, поэтому и при запирании диодов 3 и 4 напряжение на конденсаторе 13 положительной полярности равно предыдущему значению, т.е большее, чем на конденсаторе 12. Поэтому на выходе операционного усилителя 15 напряжение резко уменьшается и конденсатор 13 через диод быстро разряжается до величины напряжения на конденсаторе 12.

Таким образом, быстродействие преобразователя время - напряжение всегда равно одному периоду при любой частоте входных импульсов

Формула изобретения 1. Преобразователь время - напряжение, содержащий два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых соединен с выходной шиной, первый конденсатор, первый выход которого соединен с общей шиной, а второй - с первым выводом нормально замкнутого ключа, первый резистор и первый диод, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены одновибратор, источник тока, инвертор, второй конденсатор, второй резистор и пять диодов, вход одновибратора соединен с входной шиной и с входом источника тока, выход которого соединен с вторым выводом первого конденсатора и соответственно через первый и второй резисторы с неинвертирующими -входами первого и второго операционных усилителей, выходы которых

соответственно,через первый и второй диоды соединены с выходной шиной, инвертирующие входы операционных усилителей объединены и через второй конденсатор соединены с общей шиной, выход одновибратора через третий диод соединен с управляющим выводом нормально замкнутого ключа, который через четвертый диод соединен с входной шиной, второй вывод

нормально замкнутого ключа соединен с общей шиной, вход инвертора соединен с выходом одновибратора, а выходы инвертора соответственно через пятый и шестой диоды соединены с неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей.

эмиттер которого соединен с первой шиной источника питания и через третий резистор со своей базой, а коллектор соединен с вторым выходом инвертора и через четвертый резистор с второй шиной источника питания.

первый источник тока и конденсатор соединен с общей шиной и через первый диод - с входом одновибратора, который через второй диод соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, который

через параллельно соединенные резистор и второй источник тока соединен с общей шиной, выход операционного усилителя соединен с выходом одновибратора

Фиг. 2

MU

Фиг.з

28