Преобразователь напряжение-время Советский патент 1993 года по МПК H03M1/56 

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и предназначено для формирования импульсов, длительность которых пропорциональна амплитуде входного постоянного напряжения.

Известен преобразователь напряжение1 - время, содержащий компаратор, инвертирующий вход которого соединен с выходом преобразователя код - напряжение, входы которого соединены соответствующими выходами счетчика импульсов, вход установки в исходное состояние которого является шиной тактовых импульсов, шину образцовой частоты.

Недостатком известного технического решения является его малая достоверность выходной информации для случаев, когда изменение входного напряжения за время между тактовыми импульсами существенными, в связи с чем в известном устройстве формируется импульс, длительность которого существенно не пропорциональна входному напряжению.

Целью изобретения является повышение достоверности результата преобразования, путем исключения формирования выходного импульса в течении времени между тактовыми импульсами, при любых изменениях выходного напряжения в течении времени между тактовыми импульсами, которое при некоторых случаев может исчисляться часами,

Указанная цель достигается тем, что в преобразователи напряжение - время, содержащем компаратор, инвертирующий вход которого соединен с выходом преобразователя код-напряжение, входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика импульсов, вход установки в исходное состояние которого является шиной тактовых импульсов, шину импульсов образцовой частоты, дополнительно введены операционный усилитель, первый и второй ограничивающие элементы, выполненные на резисторах, и первый, второй и третий выпрямительные элементы, выполненные на диодах, причем инвертируЁ

Ы О

ел ел ю

ющий вход отерационнбго усилителя через первый резистор подключен к общей шине и непосредственно соединен с катодами первого и второго диодов и входам разрешения записи счетчика импульсов, счетный вход которого является шиной образцовой частоты, а вход установки в исходное состояние подключен к аноду первого диода, анод второго диода является выходной шиной и подключен к выходу компаратора, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом второго резистора, с анодом третьего диода и объединен с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен с катодом третьего диода, а второй вы вод от второго резистора является входной шиной.

На фиг,1 показана схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы,

Преобразователь содержит компаратор 1, операционный усилитель 2, токоогранй- чительные элементы 3 и А, выпрямительные . элементы 5-7, входная шина 8, выходйая шина 9, общая шина 10, шина тактовых импульсов 11, шина 12 образцовой частоты, преобразователь 13 код- напряжение, счетчик 14 импульсов, у которого вход 15 установки в исходное состояние, вход 16 - счетный вход 17 разрешения счета.

Работа преобразователя напряжения - время заключается в следующем.

В отсутствие входного напряжения на шине 8 и импульсов на шинах 11 и 12 напряжения с выхода операционного усилителя 2, компаратора 1 и на шине 9 равно нулю.

В момент времени ti на шину 11 пришел тактовый импульс, который по входу 15 установки в исходное состояние, установил счетчик 14 в состояние равное нулю и одновременно через диод 6 подан на вход 17 разрешения счета, на выходе операционного усилителя сформировалось на время длительности - тактового импульса положительное напряжение, которое сместило диод 5 в. обратном направлении, выходное напряжение на выходе компаратора 1 и выходной шине 9 осталось равным нулю, из-за того, что нулю равно напряжение на входной шине 8.

Это одно из достоинств рассматриваемого преобразователя напряжение - время. После формирования заднего фронта тактового импульса происходит запрет по входу 17 счета импульсов образцовой частоты, подаваемых на его счетный вход, из-за нулевого потенциала на входе разрешения 17.

В момент времени t2 напряжение UBx на шине 8 стало отлично от положительную полярность. В связи с этим формируется оптимальное напряжение на выходе операционного усилителя 2 с такой амплитудой, которая компенсирует положительное напряжение UBx и на его инверсном

выходе образует потенциал равный потенциалу на его неинвертирующем входе, т.е. равным нулю.

Выходное напряжение при этом на шине 9 продолжает оставаться равным нулю,

как бы не увеличивалось напряжение UBX.

В этом именно и заключается преимущество предложенного технического решения относительно известного, в котором в этот момент времени ta формируется выходной импульс, длительность которого существенно не пропорциональна величине входного напряжения.

В предложенном техническом решении период между тактовыми импульсами допускается любым, т.е. оно способно ответить на запрос какая величина входного напряжения в данный момент времени - времени прихода тактового импульса - момент времени ta. После момента времени ts на вы.хрде компаратора 1 формируется положительное напряжение, которое через диод 7 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 2, вследствие чего на его выходе формируется положительное напряжение, и на вход 17 разрешение счета, который начинает счет импульсов образцовой частоты, поступающих на шину 12. По мере увеличения кода счетчика 14 увеличивается напряжение с выхода преобразователя 13 код- напряжения и на инверсном выходе компаратора 1. Когда это напряжение превысит напряжение UDx, напряжение на выходе компаратора 1 и выходной шине 9 станет равным нулю, поэтому станет равным нулю и напряжение на неинвертирующем входе операционного усил ителя 2, и входе 17 разрешения счета и счетчик 14 замирает до прихода следующего тактового импульса. Напряжение же на неинвертирующем входе компаратора 1 становится равным нулю при любой величине UDx и далее остается тактовым до прихода следующего тактовоУо импульса на шину 11.

Длительность выходного импульса определяется временем набора кода счетчиком 14 до величины соответствующей величине напряжения на входной шине 8 UBX. В тех случаях, когда это время более времени периода тактовых импульсов напряжение на выходе компаратора 1 остается положительным без всякого провала в моменты подачи импульса на шину 11. Это второе достоинство предложенного технического решения,

Формула изобретения Преобразователь напряжение - время, содержащий компаратор, инвертирующий вход которого соединен с выходом преобразователя код- напряжение, входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика импульсов, вход установки в исходное состояние которого является шиной так- товых импульсов, шину импульсов образцовой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результата преобразования, в него введены Операционный усилитель, первый и второй токоограничивающие элементы и первый, второй и третий выпрямительные элементы, причем неинвертирующий вход операционного усилителя через первый токоограничи- вающий элемент подключен к общей шине и непосредственно соединен с первыми выводами первого и второго выпрямительных элементов и входом разрешения записи счетчика импульсов, счетный вход которого является шиной импульсов образцовой частоты, а вход установки в исходное состояние подключен к второму выводу первого выпрямительного элемента, второй вывод второго выпрямительного элемента является выходной шиной и подключен к выходу компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом второго токоог- раничивающего элемента, с первым выводом третьего выпрямительного элемента и объединен с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен с вторым выводом третьего выпрямительного элемента, а второй выход второго токоограничивающего элемента является входной шиной.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при создании аналого-цифровых преобразователей постоянного и переменного тока, а также в устройствах первичной обработки информации. Цель изобретения - повышение достоверности результата преобразования. Устройство выполнено на компараторе, операционном усилителе, счетчике импульсов, преобразователе код-напряжение, двух резисторах и трех диодах. Введение операционного усилителя, резисторов и диодов позволило исключить появление ложных импульсов при любых колебаниях входного напряжения (за период после формирования задн его фронта выходного импульса и до момента прихода тактового импульса).2 ил.