Преобразователь разности длительностей временных интервалов в амплитуду напряжения Советский патент 1977 года по МПК H03K13/20 H03K9/08 

1

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники.

Известен иреобразователь длительности временных интервалов (1), реализованный по одноканальному нринципу, содержащий два параллельно включенных (в одном канале) генератора тока, один из которых регулируемый. Недостатком этого преобразователя является временная и температурная нестабильность.

Известен преобразователь разности длительности временных интервалов в амплитуду напряжения, содержащий входной формирователь, соединенный с блоком управления, кОхМпаратор и ключевые схемы, подключенные к блоку управления, два разнополярных генератора тока и накопительный конденсатор (2).

Данный преобразователь обладает аддитивной и мультинликативной погрешностью, т. е. погрещностью нуля и чувствительности преобразования, обусловленной неидентичностью параметров двух контуров разнополярных генераторов тока и их температурным и временным дрейфом.

Цель изобретения - повыщениё точности и стабильности работы по преобразованию разности длительности временных интервалов в амплитуду папряженпя.

Зто достигается тем, что в предлагае.мый преобразователь разности длительностей временных интервалов в амплитуду напряжения, содержащий входной формирователь, соедине ный с блоком управления, компаратор и ключевые схемы, подключенные к блоку управления, два разнополярных генератора тока и накопительный конденсатор, вводятся запоминающее устройство, дополнительная

ключевая схема, два буферных каскада, резистор и синхронный детектор, при этом выход каждого разнополярного генератора тока подключен через соответствующие ключевые схедмы к резистору и накопительному

конденсатору, резистор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к общей щине, а выход - к запоминающе.му устройству, соединенному через первый буферный каскад с одним из разнополярных генераторов тока, накопительный конденсатор подключен через второй буферный каскад к синхронному детектору и непосредственно к дополнительной ключевой схеме.

На фиг. 1 приведена структурная схема описываемого преобразователя, на которой показано два разноиолярных генератора тока 1 и 2, один из которых, например 1, выполнен управляемым; накопительный (интегрирующий) конденсатор 3; управляемые

электронные ключевые схемы 4, 5, 6, 7 и 8, подключенные к логическому блоку 9 управления режимами измерения; входной формирователь 10; резистор сравнения 11; ключевой компаратор напряжения (нуль-орган) 12; считывающее запоминающее устройство 13; буферный каскад (усилитель) 14; второй буферный каскад (повторитель напряжения) 15; синхронный детектор напряжения (считывающее устройство) 16.

Работа преобразователя заключается в следующем. Входные сигналы в виде периодической последовательности модулированных по длительности двойных импульсов после формирования из них прямоугольных импульсов 17 (фиг. 2) нормированной (постоянной) амплитуды формирователем 10 поступают на вход логического блока 9, управляющего режимом работы преобразователя.

Блок 9 включает ключевую схему 6 на время действия первого входного импульса длительностью /1 и подключает тем самым генератор тока 1 к накопительному конденсатору 3; включает ключевую схему 7 на время действия второго импульса длительности 4 и подключает генератор тока 2 противоположной полярности к накопительному конденсатору; синхронно включает ключевые схемы 4 и 5 и подключает одновременно два генератора тока 1 и 2 к резистору 11 в промежутке между импульсами ti и /зБлок управления 9 вырабатывает также импульсы 18 считывания напрял ения с накопительного конденсатора и импульсы 19 ее разряда с помощью ключевой схемы 8.

Величина и полярность остаточного напряжения Uc на накопительном конденсаторе, как это показано на эпюре 20, при последовательном подключении его к разнополярным генераторам тока 1 и 2 определяются величиной и знаком разности длительности ti и 4 входных сигналов 17.

При равенстве преобразуемых временных интервалов () остаточное напряжение на накопительном конденсаторе равно нулю (() лищь при условии равенства и стабильности токов (/1 /2) двух разнополярных генераторов тока 1 и 2.

Соблюдение указанного условия в широком температурном диапазоне и при изменении питающих напряжений является необходимым условием устранения аддитивной и мультипликативной погрещностей преобразования. Для этого преобразователь содержит контур автоматического следящего выравнивания и стабилизации токов двух разнополярных генераторов тока, включающего резистор сравнения 11, компаратор (нуль-орган) 12; считывающее запоминающее устройство 13, буферный каскад 14, подключенный к управляющему входу генератора тока 1.

Напряжение рассогласования на резисторе 11 (/i-/2) при анализируется в каждом цикле преобразования с помощью ключевого компаратора (нуль-органа) 12,

синхронно включаемого ключевыми схемами 4 и 5, блоком 9 в промежутки между преобразуемыми вре.менными интервалами ti и tz, а его величина запоминается устройством 13 и после усиления и необходимого преобразования по уровню буферным каскадом 14 поступает на управляющий вход генератора тока I, который изменяет величину своего тока под действием управляющего иапряжения до величины, равной току противоположной полярности от генератора 2, чем выполняется условие /i /2.

Чувствительность устройства автоматического выравнивания токов равнополярных генераторов тока определяется величиной резистора 11 и чувствительностью компаратора (нуль-органа) напряжения 12.

Напряжение с накопительного конденсатора 3, пропорциональное разности преобразуемых временных интервалов, через буферный каскад 15 (повторитель напряжения) поступает на вход считывающего устройства, выполненного, например, в виде интегратора или синхронного детектора 16.

Формула изобретения

Преобразователь разности длительностей временных иитервалов в амплитуду напряжения, содержащий входной формирователь, соединенный с блоком управления, компаратор и ключевые схемы, подключенные к блоку управления, два разнополярных генератора тока и накопительный конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения и стабильности работы, он содержит запоминающее устройство, дополнительную ключевую схему, два буферных каскада, резистор и синхронный детектор, при этом выход каждого разнополярного генератора тока подключен через соответствующие ключевые схемы к резистору и накопительному конденсатору, резистор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к общей щине, а выход - к запоминающему устройству, соединенному через первый буферный каскад с одним из разнополярных генераторов тока, накопительный конденсатор подключен через второй буферный каскад к синхронному детектору и непосредственно к дополнительной

ключевой схеме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР №289510, М. Кл.2 Н ОЗК 13/02, 21.06.1969.

2.А. А. Гаврилкин. «Фотоэлектрический способ совмещения рисунков фотощаблона и полупроводниковой пластины, сб. «Элек тронная техника, сер. XV, вып. 3/24), 1970,

стр. 88-100 (прототип).

га м Ж1

i

U

го -

I

и

и

р-иг.2