ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ Советский патент 1970 года по МПК G06J3/00 

Изобретение относится к области ириборостроения и касается преобразователей постоянного напряжения в длительность импульсов, которые используются в аналого-цифровых устройствах, различных вычислительных приборах, а также в устройствах телемеханики.

Известны преобразователи постоянного напряжения в коэффициент заполнения импульсов, содержащие модулятор с двумя разнополярными входами, усилитель переменного тока, детектор и фильтр несущей частоты в прямом канале, цепь знакопеременной обратной связи, охватывающую устройство с его выхода через инвертор и последовательное RC-звено

к одноименному по полярности входу модулятора и определяющую режим релаксации, цепь отрицательной обратной связи, замыкающуюся с выхода через тот же инвертор и фильтр частоты релаксации на второй вход модулятора.

Данный преобразователь преобразует сигнал постоянного напряжения в коэффициент заполнения импульсов, равный отношению длительности импульсов к периоду их следования.

Однако в таком преобразователе длительность импульсов in нелинейно зависит от амплитуды входного напряжения /вх Связь между этшми величинами выражается зависимостью

f/п-Л-. L,

) -т-1п

где т, р - постоянная времени и коэффициент передачи цепи знакопеременной обратной связи; t/n -напряженле питания;

К -коэффициент усиления усилителя. Так как в известном преобразователе коэффициент заполнения импульсов пропорционален величине входного сигнала

./К/вх)

А 7и,

- С,. У„„

7„

(С - коэффициент пропорционалыности), то период следования импульсов Т „ не является стабильным и также зависит от величины Овх

г - ш(П 1

f тт-TV BxA

Цель настоящего изобретения - повышение точности преобразования напряжения постоянного тока в длительность импульсов.

Для этого преобразователь дополнительно содержит дифференцирующее звено, источник синхронизирующих имиульсов и триггер. При этом, дифференцирующее звено включено между выходом инвертора и входом триггера, второй вход которого подключен к источнику синхронизирующих имиульсов, а выход соединен со входом детектора через два последовательно включенных диода. На фиг. 1 приведена блок-схема предлага емого преобразователя; на фиг. 2 - принципиальная элсктричеокая схема преобразоватечПя; на фиг. 3 - восемь временных диаграмм напряжений в разлпчных местах схемы, отмеченных на фиг. 3 точками А, В, С, Е, F, К, L. Блок-схема содержит модулятор /, усилитель 2 переменного тока, детектор 5, фильтр, 4 несущей частоты, инвертор 5, :цепь 6 знакопеременной обратной связи, фильтр 7 частоты релаксации в цепи отрицательной обратной связи, дифференцирующее звено 8, симметричный триггер 9, источник 10 синхронизирующих импульсов. Пример выполнения преобразователя по указанной блок-схеме приведен на фиг. 2, где R - резистор делителя цепи 6 знакопеременной обратной связи; - входной резистор; - резистор цепи отрицательной обратной связи; -ь / 5-дополнительные резисторы варикапного моста; - резистор делителя цепи 6 знакопеременной обратной связи; - коллекторная нагрузка детектора 3; Д|, Да, Ci, Cg-элементы модулятора /; Т, TZ-транзисторы усилителя 2 переменного тока; Гз-транзистор детектора 3; T -транзистор инвертора 5; 5, TQ-транзисторы симметричного триггера 9; Гр-выходной трансформатор усилителя 2 переменного тока; Сз-входной конденсатор усилителя 2 переменного тока; С4, Cs-конденсаторы цепи внутренней обратной связи усилителя 2; Сб-конденсатор цени 6 знакопеременной обратной связи; Cl, Дз-элементы фильтра 4 несущей частоты; Cg, Rs-элементы фильтра 7 частоты релаксации; Сд, Rg-элементы дифференцирующего звена 8; Д, Дъ-входные диоды симметричного триггера 9; Дб, Д -развязывающие диоды. Принцип действия преобразователя заключается в у следующем. Медленно изменяющееся входное напряжение {/„х прикладывается к варикапно-емкостному модулятору / через резисторы R2, R, R, Rs и, изменяя емкости р-д-элементов модулятора Д и Дг, разбалансирует мост. Питание моста осуществляется через конденсаторы С и С от обмотки // трансформатора Тр, т. е. схема находится в режиме автогенерации на несущей частоте. Переменное нанряжение с выхода модулятора усиливается двухкаскадным усилигелем 2 на транзисторах TI и Га. От обмотки /// питается детектор 3 на транзисторе Гз, на выходе которого элементы Су и Дз являются фильтром 4 несущей частоты. Конденсатор С щунтирует транзистор Гз, а диод Дз препятствует всплескам напряжения на конденсаторе отпирать транзистор /4 инвертора - 5, меняющий полярность проходящего сигнала. Сигнал f/Bx вызывает закрытие транзистора инвертора 5 и появление «плюсового потенциала на его коллекторе, в результате чего создается ток в цепи Сб-Re, знакопеременной обратной связи. Разность потенциалов, возникающая при прохолсдении тока через резистор PI, прикладывается к мосту в той же полярности, что и U „ . В схеме происходит лавинообразный процесс, транзистор Т полностью закрывается, и с этого момента начинает заряжаться конденсатор Се. В период заряда на мост действует сигнал, равный сумме входного напряжения, напряжения отрицательной обратной связи и напряжения, возникающего на резисторе Ri при прохождении по нему зарядного тока. Когда уменьшение зарядного тока приведет к тому, что коэффициент усиления усилителя 2 станет больше единицы, снова происходит лавинообразный процесс и напряжение в точке Д на выходе инвертора 5 скачком падает до нуля. Задний фронт импульса воздействует через дифференцирующее звено 8 (Сд- ) на один из входов триггера 9 через диод Д4, в результате чего транзистор Те, триггера 9 открывается, а транзистор Tg закрывается. Как только транзистор Т инвертора 5 откроется, лачииает разряжаться конденсатор Сб, и разрядный ток создает на резисторе RI падение напряжения обратной полярности по сравнению с t/вх , что поддерживает усилитель 2 в запертом состоянии. Когда разрядный ток уменьшится настолько, что суммарное напряжение на входе усилителя 2 в точке А изменит знак и коэффициент усиления усилителя 2 станет больше единицы, в усилителе возникнут автоколебания на несущей частоте. Однако сигнал на обмотке /// на входе детектора 3 не в состоянии открыть транзистор Гз, так как последний заперт от рицательным потенциалом транзистора ГБ триггера 9, приложенным через диоды Де и Ду к транзистору Гз. Па второй вход триггера 9 (точка F) к диоду Да поступают импульсы фиксированной частоты. В качестве источника таких импульсов используется например блокинг-генератор, период следования импульсов которого незначительно превышает максимальную длительность выходных импульсов. Открытие транзистора Ts произойдет в момент подачи на второй вход триггера 9 в точку F очередного синхронизирующего импульса, и потенциал коллектора ГБ (точка К) станет близкой к нулю. Диоды Дб, Д служат для того, чтобы напряжение, поступающее с обмотки /// трансфор.матора да вход детектора 3 не шунтировалось открытым р-п-переходом транзистора Ts. Поэтому каждая положительйая полуволна синусоидального напряжения на выходе усилителя 2 в точке В полностью открывает транзистор 7з, на выходе которого осуществляется фильтрация продетектированного сигнала несущей частоты.

Таким образом, знакоиеременная обратная связь но цени вызывает в системе релаксационные колебания в виде нрямоугольных имнульсов, а исиользованные в схеме триггер 9 и источник 10 синхронизирующих имнульсов позволяют фиксировать во времени момент возникновения переднего фронта этих импульсов.

При стабилизированном напряжении питания t/H постоянное напряжение на выходе фильтра 7 (Rs-Q) иропорционально коэффициенту заполнения импульсов, а при стабилизированном Периоде их следования также пропорционально и длительности импульсов. Для получения линейной зависимости высокого класса между названными параметрами и (/„.;

напряжение с фильтра 7 заводится па вход моста модулятора / через резистор R в качестве сигнала отр1щательнон обратной связи.

Предмет изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в длительность импульсов, содержащий модулятор, усилитель переменного тока, детектор, фильтр несущей частоты, инвертор, последовательное RC-звено и фильтр частоты релаксации, отличающийся тем, что. с целью повышения точности преобразовання, он дополнительно содерлсит дифференцирующее звено, источник синхронизирующих импуль5сов, триггер, причем дифференцирующее звено включено выходом инвертора и входом триггера, второй вход которого подключен к нсточнцку синхронизирующих импульсов, а выход соедц1 ен со входом детектора через два последовательно включенных диода.

.

0

0

ч

0

- t J