Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов Советский патент 1991 года по МПК H03M1/60 

1

(21)4709029/24

(22) 22.06.89

(46)30.10.91.Бюл. №40

(72) Ю.В.Тимкин, И.Н.Панов и Г.В.Короткова

(53)681.325(088.8)

(56)Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы./Под ред. Якубовского С.В. 1985, с. 368-369. рис. 6.95.

Авторское свидетельство СССР Ne 1018243, кл. Н 03 М 1/60, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

(57)Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных приборах для этапа промежуточного преобразования напряжения в код. Цель изобретения - повышение надежности при одновременном повышении точности. Это достигается введением триггеров 9 и 14, элемента И-НЕ 13 и ключей 18 и 20 и образованием новых функциональных связей. Устройство также содержит интегратор 1, пороговые элементы 3 и 4, элементы ИЛИ 5 и 15. триггер 6, одновибратор 7, элементы И 11 и 12, инвертор 24. ключи 16, 17. 19 и 21, конденсатор 22, входную шину 2 и выходные шины 8 (модуля выходной частоты) и 10 (знака выходной частоты). 2 ил.

Ё

О 00 00

4

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных приборах для промежуточного преобразования напряжения постоянного тока в код.

Цель изобретения - повышение надежности устройства при одновременном повышении точности.

На фиг.1 изображена электрическая функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства в момент формирования выходного импульса.

Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов содержит интегратор 1 с входной шиной 2, первый 3 и второй 4 пороговые элементы, первый элемент ИЛИ 5, первый триггер 6, одновибратор 7 с первой выходной шиной 8, второй триггер 9, вторую выходную шину 10, первый элемент И 11, второй элемент И 12, элемент И-НЕ 13, третий триггер 14, второй элемент ИЛИ 15. первый-шестой ключи 16-21, конденсатор 22, источник 23 опорного напряжения, инвертор 24.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на выходе элемента 3 высокий уровень появляется при положительном (с учетом порога) напряжении на выходе интегратора 1, а на выходе элемента 4 - при отрицательном. Триггер 6 переключается от высоких уровней входных напряжений (выполнен на элементах типа ИЛИ- НЕ), а триггеры 9 и 14 - от низких уровней входных напряжений (выполнены на элементах типа И-НЕ). Ключи 17-21 находятся в открытом (замкнутом) состоянии при высоком уровне на их управляющих входах, что при использовании ключей именно серии К590 требует инверсии управляющих сигналов. Источник 23 имеет отрицательную полярность (положительный вывод соединен с общей шиной - землей).

При значении напряжения на выходе интегратора 1 в пределах пороговых значений элементов 3 и 4 и при отрицательном напряжении на шине 2 выходные уровни элементов устройства и их состояние будут как уровень - на выходах элементов 3-5, на инверсном выходе одновибратора 7, на выходах элементов 11, 12 и 15, на инперс- ном выходе триггера 9, на прямом выходе триггера 14, при этом в открытом состоянии находятся ключи 19 и 21, а конденсатор 22 заряжен до напряжения источника 23; высокий уровень - на прямом выходе триггера 6 и на шине 10(шине знака выходной частоты устройства), на выходе элемента 13 и на

выходе инвертора 24, при этом ключи 16-18 и 20 находятся в закрытом состоянии.

Нарастание напряжения на выходе интегратора 1 приводит к появлению высокого

уровня на выходах элементов 3 и 5, к появлению низкого уровня на прямом выходе одновибратора 7 и высокого уровня на инверсном выходе этого одновибратора (фиг.2). Триггер 9 переключается в нулевое

состояние, что приводит к закрыванию ключей 21 и 19 низким уровнем с выхода инвертора 24. Далее, появление низкого уровня на выходе элемента 13 приводит к переключению в единичное состояние триггера 14, и

на всех трех входах элемента 11 оказываются высокие уровни. Это приводит к открыванию ключей 16 и 18 высоким уровнем с выхода элемента 11. При этом заряд, имеющийся на конденсаторе 22, передается на

конденсатор интегратора 1 с соответствующим понижением напряжения на его выходе. Спустя время, определяемое длительностью импульса одновибратора 7, которое выбирается из требований максимального разряда конденсатора 22 и быстродействия устройства, на прямом выходе одновибратора 7 появляется высокий уровень, соответствующий моменту окончания выходного импульса на шине 8 (модуля выходной частоты), на инверсном выходе одновибратора 7 появляется низкий уровень, приводящий к окончанию высокого уровня на выходе элемента 11, что соответствует запиранию ключей 16 и 18. Далее низким

уровнем с выхода элемента 15 триггер 9 устанавливается в единичное состояние, приводящее к открыванию ключей 19 и 21 и заряду конденсатора 22 от источника 23. Таким образом, импульс, открывающий

ключи 16 и 18 (или 17 и 20 при положительной полярности напряжения на шине 2), оказывается как бы вложенным в импульс, запирающий ключи 19 и 21. За счет этого исключаются сквозные токи в ключах устройства, обеспечивающих последовательный заряд и разряд конденсатора 22.

Если входное напряжение устройства обозначить через UBx, величину сопротивления в цепи первого входа интегратора 1 через R, емкость конденсатора интегратора 1 - через Си. емкость конденсатора 22 - через С3 и величину ЭДС источника 23 - через Don, то при условии полного разряда конденсатора 22 за время, соответствующее длительности импульса одновибратора 7. можно определить выходную частоту устройства

Р Ув- Сэ J U п Си R

Основное преимущество предлагаемого устройства по сравнению с устройством- прототипом заключается в наличии единственного прецизионного источника опорного напряжения независимо от знака входного напряжения. Кроме того, использование шести ключей вместо четырех позволяет исключить сквозные токи в ключах (при приведенном построении схемы управления), за счет чего повысить точность уст- ройства.

Формула изобретения Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий интегратор, первый вход которого является вход- ной шиной, выход соединен с входами первого и второго пороговых элементов, выходы которых соединены соответственно с входами запуска и сброса первого триггера и соответственно с первым и вторым входа- ми первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом одновибратора, прямой выход которого является первой выходной шиной, второй выходной шиной является прямой выход первого триггера и первый вход первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, первый ключ, выход которого соединен с вторым входом интегратора, информационный вход - с выходом второго ключа и с первым выводом накопительного элемента, выполненного на кон-

денсаторе, второй вывод которого соединен с выходом третьего ключа и через последовательно соединенные четвертый ключ и источник опорного напряжения - с общей шиной, инвертор, выход которого соединен с управляющим входом четвертого ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при одновременном повышении точности, в него введены элементы И-НЕ, пятый, шестой ключи, второй и третий триггеры, вход сброса первого из которых соединен с прямым выходом одновибратора, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, с входом сброса третьего триггера и с Еторы- ми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно первого, третьего и второго, пятого ключей, выход последнего из которых соединен с вторым входом интегратора, информационный вход - с выходом Уретьего ключа, вход которого является общей шиной, информационный вход шестого ключа является общей шиной, выход соединен с первым выводом конденсатора, управляющий вход объединен с управляющим входом четвертого ключа, а вход инвертора объединен с вторым входом элемента И-НЕ и подключен к инверсному выходу второго триггера, вход запуска которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход элемента И-НЕ - с входом запуска третьего триггера, прямой выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И.