Преобразователь напряжения в интервал времени Советский патент 1976 года по МПК H03K13/17 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения напряжения постоянного тока, путем преобразования его в интервал времени.

Известен преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выходом биполярного источника пилообразного напряжения, состоящего из двух разнополярных источников тока, накопительного конденсатора и синхронизированного переключателя, причем первая обкладка накопительного конденсатора соединена с выходом синхронизированного переключателя и общей щиной, а вторая - с входом синхронизированного переключателя, упправляющий вход которого подключен к клемме тактовой частоты, и выходами разнополярных источников тока и инвертирующим входом дифференциального усилителя.

Однако для известного преобразователя характерна сложность, обусловленная наличием специальных устройств для выделения информации о полярности преобразуемого напряжения.

С целью упрощения преобразователя в него введены дополнительный синхронизированный переключатель и биполярная ключевая схема, состоящая из резистора, первый вывод которого подключен к базам двух разнополярных транзисторов, эмиттеры которых соединены с общей щиной, а коллекторы - с соответствующими входами разнополярных источников тока, причем первый вход дополнительного синхронизированного переключателя соединен с входной клеммой, второй вход - с общей шиной, управляющий вход - с клеммой тактовой частоты, а выход - с неинвертирующим входом диференциального усилителя,

выход которого подключен к второму выводу резистора биполярной ключевой схемы.

На чертеже изображена функциональная электрическая схема преобразователя. Преобразователь напряжения в интервал

времени содержит дифференциальный усилитель 1, инвертирующий вход которого подключен к выходу биполярного источника 2 пилообразного напряжения, который состоит из источников 3 и 4 тока положительной и

отрицательной полярности, накопительного конденсатора 5, включенного между соединенными между собой выходами разнополярных источников 3, 4 тока и общей щиной 6, и синхронизированного переключателя 7, подсоединенного параллельно накопительному конденсатору 5. Соединенные между собой выходы разнополярных источников 3 и 4 тока образуют выход биполярного источника 2 пилообразного напряжения. Неинвертирующий

вход дифференциального усилителя 1 подключен к выходу дополнительного синхронизированного переключателя 8, первый вход которого соединен с входной клеммой 9, а второй - с общей шиной 6. Управляющие входы синхронизированного переключателя 7 и дополнительного синхронизированного переключателя 8 соединены с клеммой 10 тактовой частоты. Выход дифференциального усилителя 1 подключен к биполярной ключевой схеме 11, состоящей из резистора 12, первый вывод которого соединен с базами двух транзисторов 13 и 14 разной полярности, эмиттеры которых соединены с общей шиной 6, а коллекторы - с входами биполярного источника 2 пилообразного напряжения, причем эмиттер транзистора 13 подключен к входу источника 3 тока положительной полярности, а эмиттер транзистора 14--к входу источника 4 тока отрицательной полярности. Выходные клеммы преобразователя 15 и 16 соединены соответственно с эмиттерами транзисторов 13 и 14 биполярной ключевой схемы 11.

Преобразователь, напряжения в интервал времени работает следующим образом.

В исходном состоянии неинвертирующий вход дифференциального усилителя 1 через синхронизированный переключатель 8 подключен к общей шине б, а синхронизированный переключатель 7 замкнут. Напряжения на входах дифференциального усилителя 1 и его выходе равны нулю, при этом разнополярные источники 3 и 4 тока отключены запертыми транзисторами 13 и 14 биполярной ключевой схемы 11.

В момент времени TI, соответствующий началу импульса тактовой частоты на клемме 10, синхронизированный переключатель 7 размыкается, а дополнительный синхронизированный переключатель 8 подключает неинвертирующий вход дифференциального усилителя 1 к входной клемме 9, после чего входное напряжение Ux поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 1, который его усиливает. Биполярная ключевая схема 11 управляется выходным напряжением дифференциального усилителя 1.

Если входное напряжение f/x имеет положительную полярность, то выходным напряжением дифференциального усилителя 1 положительной полярности открывается транзистор 13 биполярной ключевой схемы И, при этом включается источник 3 тока положительной полярности источника 2 пилообразного напряжения, накопительный конденсатор 5 начинает заряжаться, напряжение f/c на накопительном конденсаторе 5, имеющее положительную полярность, увеличивается, а разность напряжений между входами неинвертирующим и инвертирующим дифференциального усилителя 1 уменьшается. Заряд накопительного конденсатора 5 продолжается до момента времени Т2, когда при равенстве напряжений t/s и f/c происходит компарирование, при котором выходное напряжение дифференциального усилителя 1 становится равным нулю, транзистор 13 закрывается, выключая источник 3 тока, заряд конденсатора 5 прекращается.

В дальнейшем до момента времени Гз, соответствующего окончанию тактового импульса, напряжение t/c на накопительном конденсаторе 5 запоминается и остается равным напряжению (/X за счет компенсационной релейно-следящей обратной связи выхода дифференциального усилителя 1 с его инвертирующим входом через биполярный источник пилообразного напряжения. В момент времени Тз неинвертирующий вход дифференциального усилителя 1 переключается на общую шину 6, переключатель 7 замыкается, накопительный конденсатор 5 разряжается, преобразователь возвращается в исходное состояние. Таким образом, между моментами времени TI и TZ на выходе дифференциального усилителя 1 формируется импульс положительной, а на выходной клемме 15 - отрицательной полярности, длительность которых, равная времени заряда накопительного конденсатора 5 до напряжения Uc. U пропорциональна

величине преобразуемого напряжения.

Если входное напряжение Ох имеет отрицательную полярность, то заряд накопительного конденсатора 5 осуществляется источником 4 тока отрицательной полярности при открытом

транзисторе 14 биполярной ключевой схемы 11, при этом на выходе дифференциального усилителя 1 и на выходной клемме 16 формируются импульсы, соответственно отрицательной и положительной полярности, длительность которых пропорциональна напряжению Ux.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выходом биполярного источника пилообразного напряжения, состоящего из двух

разнополярных источников тока, накопительного конденсатора и синхронизированного переключателя, причем первая обкладка накопительного конденсатора соединена с выходом синхронизированного переключателя и общей

шиной, а вторая - с входом синхронизированного переключателя, управляющий вход которого подключен к клемме тактовой частоты, выходами разнополярных источников тока и инвертирующим входом дифференциального

усилителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены дополнительный синхронизированный переключатель и биполярная ключевая схема, состоящая из резистора, первый вывод которого подключен

к базам двух разнополярных транзисторов, эмиттеры которых соединены с общей шиной, а коллекторы - с соответствующими входами разнополярных источников тока, причем первый вход дополнительного синхронизированного переключателя соединен с входной

клеммой, второй вход - с общей шиной, управляющий вход - с клеммой тактовой частоты, а выход - с неинвертирующим входом

дифференциального усилителя, выход которого подключен ко второму выводу резистора биполярной ключевой схемы.

L

10д1г