Преобразователь напряжения в код Советский патент 1978 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД

рователь входного сигнала содержит блок дифференцировання, выход которого соединен с Первым входом усилителя с переменным коэффициентом передачей. Выход усилителя через нервый фазочувствительный выпрямитель подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго фазочувствительного выпрямителя. Вход последнего соединен с входом блока дифференцирования и шиной входного сигнала, а выход сумматора - с вторым входом элемента сравнения и входом анализатора ошибки, содержащего усилитель, лервый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход- с выходом интегратора, а выход - со входом интегратора и детектора. Выход детектора через сглал ивающий фильтр связан со вторым входом усилителя с переменным коэффициентом передачи и вторым входом счетчика импульсов сравнения.

Блок-схема предлагаемого преобразователя приведена на чертеже.

Формирователь 1 входного сигнала содержит блок 2 дифференцирования, усилитель 3 с переменным коэффициентом передачи, первый фазочувствительный выпрямитель 4, сумматор 5 и второй фазочувствительный выпрямитель 6. Анализатор 7 оп1ибки состоит из усилителя 8, интегратора 9, детектора 10 и сглаживающего фильтра 11. Кроме того, в состав преобразователя входят элемент 12 сравнения, счетчик 13 импульсов сравнения, генератор 14 пилообразного напряжения, блок 15 формирования импульсов сравнения, триггер 16 временного интервала, генератор 17 импульсов и счетчик 18. Вход блока 2 соединен со входом фазочувствительного выпрямителя 6 и шиной 19 входного сигнала, а выход - с первым входом усилителя 3, второй вход которого связан с выходом фильтра И и вторым входом счетчика 13, а выход через фазочувствительный выпрямитель 4 - с первым входом сумматора 5. Второй вход сумматора 5 соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя 6, а выход подключен к второму входу элемента 12 и первому входу усилителя 8, второй вход которого соединен с выходом интегратора 9, а выход - С входом интегратора 9 и детектора 10.

Выход детектора 10 соединен со входом сглаживающего фильтра 11. Первый вход элемента 12 связан с выходом генератора 14, первый вход которого подключен к первому выходу блока 15, а второй вход - к второму входу триггера 16 и клемме 20 «Пуск. Выход элемента 12 соединен со входом блока 15, второй выход которого соединен с первым входом счетчика 13, а выход последнего подключен к первому входу триггера 16, третий вход которого соединен с выходом генератора 17, а выход - со входом счетчика 18.

Модулированный сигнал переменного тока поступает на входы блока 2 и фазочувствительного выпрямителя 6. На выходе блока 2 появляется напряжение, пропорциональное

скорости изменения входного сигнала, которое поступает на усилитель 3. Модулированное напряжение переменного тока с усилителя 3 подается на фазочувствительный выпрямитель 4. Фазочувствительные выпрямители 4 и 6 выделяют огибающую переменного тока, которая поступает на входы сумматора 5. На выходе сумматора получается сумма двух сигналов, искаженная шумами, поступаю-щими от датчика входного сигнала и фазочувствительных выпрямителей, и шумами, возникающими при дифференцировании входного сигнала. Сигнал с выхода сумматора 5 поступает на

второй вход элемента 12, на первый вход которого подается пилообразное напряжение от генератора 14. По тактовой команде «Пуск одновременно запускаются генератор 14 и триггер 16. Триггер 16 устанавливается в положение, при котором в счетчик 18 начинают поступать импульсы из генератора 17. В момент сравнения мгновенного значения напряжения на входе элемента 12 с напряжением, вырабатываемым генератором 14, на выходе

блока 15 формируется импульс, который поступает на счетчик 13. Одновременно блок 15 производит запуск генератора 14. Процесс сравнения и выработка импульса -сравнения повторяется многократно. Счетчик 13 производит подсчет заданного количества импульсов сравнения (например, десять) и последним импульсом переводит триггер 16 в положение, при котором прекращается заполнение счетчика 18 импульсами от генератора 14. С

выхода счетчика 18 снимается двоичный код, пропорциональный входному сигналу. Затем преобразование начинается вновь подачей команды «Пуск. Параметры устройства выбираются таким образом, чтобы запаздывание, возникающее в результате преобразования, компенсировалось дополнительным значением входного сигнала, пропорционального производной. Такими параметрами являются количество разрядов счетчика 13 и коэффициент передачи усилителя 3.

Если интенсивность ошибок во входном сигнале заранее неизвестна или случайным образом меняется в широких пределах, то преобразователь работает следующим образом.

С выхода сумматора 5 сигнал поступает на вход следящей системы, состоящей из усилителя 8 и интегратора 9 с жесткой обратной связью. Параметры следящей системы выбираются так, чтобы она имела широкую полосу

пропускания при достаточном запасе устойчивости. Сигнал на выходе усилителя 8 представляет собой флуктуирующую составляющую ощибки входного сигнала, который детектируется в детекторе 10 и поступает далее на

сглаживающий фильтр И. Сигнал с выхода фильтра 11 управляет счетчиком 13 таким образом, что при увеличении интенсивности флуктуационной составляющей ошибки входного сигнала увеличивается количество подсчитываемых импульсов, т. е. сигнал усредняется на большем временном интервале. Чтобы при этом не увеличилась динамическая ошибка, сигнал с выхода фильтра 11 нодается на усилитель 3 с иеременным коэффициентом нередачи и воздействует на .него так, что коэффициент передачи при производной от входного сигнала возрастает.

Таким образом, преобразователь обеспечивает одновременную автоматическую компенсацию динамических и статистических ошибок и тем самым значительное повышение точности преобразования напряжения в код по сравнению с известными преобразователями.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в код, содержащий элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с входом блока формирования импульсов сравнения, первый выход которого подключен к первому входу генератора пилообразного напряжения, а второй выход соединен с первым входом счетчика импульсов сравнения, выход которого подключен к первому входу триггера временного интервала, второй вход которого соединен с клеммой «Пуск и со вторым входом генератора пилообразного напряжения, третий вход подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен со входом счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования напряжения в код

за счет автоматической компенсации динамических и статистических погрешностей, в него дополнительно введены формирователь входного сигнала и анализатор ошибки, причем

формирователь входного сигнала содержит блок дифференцирования, выход которого соединен с первым входом усилителя с переменным коэффициентом передачи, выход которого через первый фазочувствительный выпрямитель подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом блока дифференцирования и шиной входного сигнала,

выход сумматора соединен с входом элемента сравнения и входом анализатора ошибки, содержащего усилитель, первый вход которого соединен с выходом сумматора, второй вход - с выходом интегратора, а выход соединен со входом интегратора и детектора, выход которого через сглаживающий фильтр соединен со вторым входом усиЛителя с неременным коэффициентом передачи и вторым входом счетчика импульсов сравнения.

Источники ииформации,

нринятые во внимание при экспертизе 1. Заволокин А. К. Последовательные преобразователи ненрерывных величин в числовые эквиваленты. Госэнергоиздат, М., 1962, с. 37-

48.

2. Патент США № 3051939, кл. 340-347, 1962.