ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ Советский патент 1971 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к электронным преобразователям шостояиного «аиряженщя, выполненным на полупроводниковых приборах.

Известны преобразователи постоянного напряжения во временной интервал, содержащие генераторы тока, зарядные и сравииваюЩие устройства и источники «а ряжения смещения. Эти Преобразователи имеют сложиую схему, мало надеж ны и нестабильны во времени.

Для повышения точности и надежности в предложенном преобразователе входы первого и второго генераторов тока подключены ,к одно-му из источников напряжения смещения, выход первого сравнивающего устроЙ1Ства соединен со входа ми первого и второго зарядных уст1ро«ств, а также с базой выходного транзистора второго ор авиивающего устройства через последовательно включенные конденсатор и диод, катод которого подключен к другому источнику смещения.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - его прив|Ц1иниальная схема; на фиг. 3 - временные диатрам1мы напряжений в различных точ:ках схемы преобразователя.

ВходЫ гене|раторов 1 2 соединены вместе и подключены к полюсу стабилизированного источника иапряжения 7. Каждый генератор то1ка соединен последовательно со своими схемами ср-авнения. Выход схемы сравнения 5 генератора 1 подключен к зарядным устройствам 5 ш и к одному из входов схемы сравнения 6, на вход 8 :которой подано преобразуемое напряжение L/BX На выходе 9 схемы сравнения 6 получают выходные сигналы Lobix преобразователя.

Ка|ждый из генераторов тока содержит сопротивления 10 и 11, токостабилизирующие тра нзнсторы 12 и 13 и накопительные конденсаторы 14 и 15 (фиг. 2). К точке соединения

конденсаторов 14 и 15 и коллекторов транзисторов 12 и 13 подключены эмиттеры транзисторов 16 и 17 зарядных устройств 3 4 Н эмиттеры транзисторов 18 И 19 схем сравнения 5 И 6. Выход схемы сравнен ия 5 (коллектор транзистора 20} непосредственно соединен с базами транзисторов 16 и 17 зарядных устройств 3 и и с базой транзистора 21 схемы сравнения 6 через цепочку, состоящую из конденсатора 22 и диода 23. К отрицательному электроду диода 23 подано запирэющее смещение с помощью делителя 24, 25. Ко входу 8 схемы сравнения 6 подано преобразуемое постоянное напряжение от источника с малым внутРбнни.л солротивлением, например с шунта. В базе травзистора 19 подключен потенциометр 26 для ycraiHQBKH нуля преобразователя. КОллекторно-базОВые Связи в схеме сравнения 6 осуществляются с шомощью цепочек 5 27 и 28, а в схеме сравнения 5 - 1нелосредстеанню.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии и при отсутствия входного сигнала /вх кондансаторы 14 и /5 генераторов тока заряжены до отрицательного напряжения - 1/2 источника питания, при этом транзисторы }6-21 закрыты, а транзисторы 12 |и 13 открыты. Напряжения яа кондвн|с0тор1а1х хара«те1ризуются точками А на кривых (см. фиг. 3, а и 3, в). В момент времени, соответствующий точке А упомянутых кривых, .начинается разряд 1конден1ааторо1в 14 и 15 таком источ,ника (напряжение L/i) через токостабилизирующие транзисторы 12 и 13. Разряд конденсаторов зaкaнчиiвaeIlcя в -момент, когда :напряЖвн1ие на эмиттере транзистора 18 становится равным напряжению на его базе, т. е. нулю. Этому мо м-енту времени соот1ветствуют тлч.ки Б на кривых фиг. 3, а и 3, в. В момент сравнения напряжений на эмиттере и на базе тра«з|истора 18 последний открьгвается, что приводит IK возиикновению положительного потенциала на базе транзистора 20 относительно его эмиттера и соответственно его открытию. При этом 1мииус источника питания (на1пряжение /г) поступает на базы тра«зистор.ов 18, 16 и 17, последние открываются, в результате чего начинается заряд конденсаторов 14 1И 15, причем конденсатор 14 заряжается через переход коллекторэмиттер транзистора 16 и через два последовательно включенных перехода: коллекторзмиттер транзистора /5 и эмнттер-база транзистора 20. Конденсатор 15 заряжается через переход коллектор-эмиттер транзистора 77 и два упомянзтых последовательно включенных перехода.

Процессы в схеме срав1нения 5 носят лавинообразный характер, поэтому в цепи коллектора тр1анзистора 20 и-Меет место быстрый рост отрнцательного напряжения, которое чарез конденсатор 22 и диод 23 поступает на базу транзистора 21 и удерживает схемлсравнения 6 в закрытом состоянии. Когда при заряде конденсаторов 14 и 15 напряжение на конденсаторе 14 достигает напряжения на базе транзистора -IS, транзисторы 16, 17, 18 и 20 31а1Крываются и вновь начинается разряд конденсаторов 14 я 15 таком источника (напрял ение (Ji), при этом напряжение.в коллекторе транзистора 20 устана1вли1ва1ется равным нулю (фиг. 3, 6}

Па базу транзистора 19 с помощью потенциометра 26 подано отр1ицательное напряжение. Это напряжение устанавливается при отсутствии входного .напряжения f/вх, ра:вным напряжению на конденсаторе 15, которое имеет Место в момент разряда конденсатора

М до нуля, т. е. iB момент сравнения напряжения на эмиттере транзистора 18 с напряжением на его базе при разряде конденсатора 14 (при закрытых тра1нзисторах 18, 20, 16, 17,

19, 21). Поэтому схем-а сравнения 6 при отсутствии f/Bx всегда остается в закрытом состоянии. В этом случае напряжением на конденсато ре 14 (его зарядом и разрядом) управляет генератор оилообразного напряжения

(блоки /, 3, 5, фиг. 1) поаредством воздействия на базу тра1нзистора 17 отрицательного импульса, формируемого е цепи коллектора транзистора 20. В рассматриваемом случае точки А и Б кривых (фиг. 3, а и 3, в) точно

совпадают во времени, а на выходе 9 преобразователя Выходные сигналы отсутствуют.

При наличии входного постоянного наоряжения бвх отрицательный потенциал бавы тра)нзистора 19 повышается на величину, пропордиональную .входному наоряжению. В том случае, когда при разряде конденсатора 15 потенциал эмиттера транзистора 19 достигает потенциала его базы, транзистор 19 открывается, напряжение на базе транзистора 2J

стано1вится положительным относительно его эмиттера, и транзистор 21 также открывается (фиг. 3, г). В момент открытия транзистора 21 в цепи его коллектора .появляется отрицательное напряжение бвых (фиг. 3, д). При

открытых транзисторах 19 и 21 начинается заряд конденсатора 15 через переходы коллектор-эмиттер транзистора 19 и эмиттер-база транзистора 21 (точка В на фиг. 3, г). Открытое состояние транзисторов 19 и 21 длится

до поя1вления отрицательного импульса в коллекторе транзистора 20, который через конденсатор 22 и диод 23 поступает на базу транзистора 21 (фиг. 3, г, отрицательная полуволна) и переводит транзисторы 19 и 21 в

непроводящее состояние. В этот момент транзисторы 18, 20, 16 и 17 открываются и конленсатор 15 начинает заряжаться через переходы коллектор-эмиттер транзистора 17, коллектор-эмиттер транзистора 18 и эмиттсфбаза транзистора 20 (точка Г на фиг. 3, в). При за1крытых транзисторах 19 .и 21 напряжение в цепи коллектора транзистора 21 падает до напряжения -f/вх (фиг. 3, д). Длительность сигнала на выходе преобразователя зависит от величины Uвх- чем больше UBX, тем раньше откроются транз1исторы 19 и 21 и тем шире будет выходной сигнал t/вых . Частота следования выходных сигналов определяется частотой пилообразного напряжения

на конденсаторе 14. Точно с такой жечастотой формируется пилообразное напряжение на конденсаторе 15. Таким образом, генератор пилообразного напряжения формирует частоту выходных сигнало1в„ .командует началоМ формирования пилообразного напряжения на 1конденсаторе 75 1И концом выходных сигналов.

полняет .роль своеобразного триггера, отличающегося от обычных т(р(игге;ро:в тем, что оба его транзистора находятся либо в заирытом, либо е открытом состоянии.

Частота F и длительность t выходных сигналов связаны с напряжением /ь источников и С треобразу-емым напряжением UBX.

Умазанная связь вид:

Us

1

и

t/.

2+Лз

где:

Ki, К, Кз

постоянные коэффициенты, определяемые параметрами схемы преобразователя.

При постоявстве Ui и t/2 произведение F t трюпорционально преобразуемому напряжению и постоянно при наиз.менном входном напр я жжении.

Для исключения действия на схему, 5 положительного импульса, (возникающего на базе транзистора 2} в момент ср1авнеиия напряжений эмиттера и базы транзистора 19, связь между схемами сравнения 5 и 6 осуществлена посредствОМ последовательно соединенных конденсатора 22 и диода 23, на отрицательный электрод которого подано запирающее положительное смещение относительно минуса источника Uz. Введение этой

цепочки позволяет значительно упростить схему преобразователя и повысить его чувствительность. В преобразователе достигнута чувствительность 50 мксек/мв при разрешающей 1оносабност1и 250 мкв. Это позволяет преобразовать малые напряжения величинной до 10 в.

Преобразюватель может найти широкое применение в цифровой измерительной и счетно-решающей техии1ке, в частности в счетчиках ампер- и ваттчасов, а в милливольтметрах постоянного тока.

Предмет изобретения

15

Преобразователь постояиното напряжения во временной интер1вал, содержащий генераторы тока, зарядные и сра®вивающие устройства, источники напрялсения смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, входы первого и второго генераторов тока подключены к одному из источников напряжения смещения, выход первого сравнивающего устройства соединен со

входами первого и второго зарядных устройств, а также с базой выходного транзистора второго сравнивающего з стройства через последовательно включенные конденсатор и диод, катод KOTOiporo подключен к друго му

источнику Смещения.

J/fo/ж.

UE.

UflZf-

-и.

aUcn 6 UK,

-u.

fue 2