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

Изобретение относится к измерител ной технике, может использоваться для измерения напряжения постоянного тока путем преобразования его в интервал времени. Известен преобразователь напряжения в интервал времени на мультивибраторе с дополнительным транзистором в цепи перезаряда конденсатора 1J . Недостаток схемы - нелинейная зависимость длительности импульса от входного напряжения. Наиболее близок к предлагаемому преобразователь напряжения в интерва времени, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которо го через переключатель соединен со входом преобразователя и с общей шиной, а неинвертирующий вход через соединенные параллельно ключ, конден сатор, первый и второй управляемые разнополярные источники тока, выпол ненные на транзисторах- разных типов проводимости, подключен к обо1ей шине, и источник тактовых импульсов, выход которого подсоединен к управляющим входам переключателя и ключа 2. Недостаток известного преобразов .теля - погрешность преобразования из-за нестабильности параметров транзисторов, входящих в источники тока. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Указанная цель достигается тем, что в известном преобразователе, содержащем дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через переключатель соединен со входом преобразователя и с общей шиной, а неинвертирующий вход через соединенные параллельно ключ, конденсатор, первый и второй управляемые разнополярные источники.тока, выполненные на транзисторах разных типов проводимости, подключен к общей шине, и источник тактовых импульсов, выход которого подсоединен к управляющим входам переключателя и ключа, управляющий вход первого источника тока подключен к общей ишне, а управляющий вход второго через нормирующий блок - к выходу дифференциального усилителя . На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого преобразователя напряжения в интервал времени. Инвертирующий вход дифференциального усилителя 1 подключен через пе|реключатель 2 ко входу 3 преобразователя и к общей шине, а неинвертирующий через соединенные параллельно конденсатор 4, ключ 5, управляемые источники тока 6 и 7 подключен к обИей шине. Источник тактовых импульсов 8 подключен к управляющим входам переключателя 2 и ключа 5. Управляющий вход источника тока 7 через нормирующий блок 9 подключен к выходу усилителя 1, являющемуся и выходом преобразователя.

Преобразователь напряжения в интервал времени работает следующим образом.

В исходном состоянии инвертирующий вход дифференциального усилителя 5, через переключатель 2 подключен к общей шине, а ключ 5 замкнут. Напряжения на входах и выходе усилител и напряжение на выходе нормирующего блока равны нулю. Таким образом при равенстве параметров токозадающих элементов источников тока б и 7 разностный ток, протекающий через накопительный конденсатор, равен нулю.

В момент, соответствующий началу импульса тактовой частоты, ключ 5 размыкается, а переключатель 2 подае на инвертирующий вход усилителя входное напряжение, которое инвертируетс и усиливается.

Если входное напряжение больше нуля, на выходе усилителя появляется отрицательное напряжение, которое нормируется по величине блоком 9, Эт стабильное напряжение, изменяя режим работы источника тока 7 в сторону уменьшения выходного тока, приводит к появлению положительного разностного тока через конденсатор. Заряд конденсатора продолжается до момента равенства напряжений на входе усилителя, при котором .вследствие измене- ния полярности выходного напряжения усилителя выходной ток источника 7 возрастает (по модулю). Разностный ток через конденсатор становится, отрицательным, и он разряжается до напряжения, при котором усилитель возвраидается в предыдущее состояние. Источник тока 7 вновь возвращается на режим работы с меньшим выходным током, и до момента времени, соответствующего окончанию тактового импульса, напряжение на конденсаторе запоминается и остается равным входному за счет обратной связи между выходом усилителя и его прямым входом через источники тока 6, 7 и конденсатор, образующие двухполярный генератор пилообразного напряжения.

В момент окончания тактового импульса инвертирующий вход дифференциального усилителя переключается на общую шину, а ключ 5 разряжает конденсатор, и преобразователь возвращается в исходное состояние.

Если входное напряжение меньше нуля, на выходе усилителя появляется положительное напряжение, которое нормируется по величине блоком 9, Режим работы источника тока 7 устанавливается таким, что разностный ток источников тока 6 и 7 имеет отрицательный знак. Конденсатор заряжается до момента равенства напряжений, на входах усилителя. Напряжение на конденсаторе запоминается и остается равным входному.

Точность преобразования повышаетс благодаря тому, что при обеих полярностях входного сигнала происходит взаимная компенсация нестабильных параметров транзисторов-напряжения база-эмиттер и обратного тока. При использовании транзисторов с идентичными параметрами нестабильность тока перезаряда конденсатора может быть сведена к очень малому значению, благодаря чему повышается точность преобразования.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в интервал времени, содержгиций дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через переключатель соединен со входом преобразователя и с общей шиной, а неинвертирующий вход через соединенные параллельно ключ, конденсатор, первый и второй управляек&ае раэнополярные источники тока, выполненные на транзисторах разных типов проводимости, подключен к общей шине, и источник тактовых импульсов , выход которого подсоединен к управляющим входам переключателя и ключа, отличающийся тем что, с целью повышения точности преобразования, управляющий вход первог источника тока подключен к общей шине, а управляющий вход второго через нормирующий блок - к выходу дифференциального усилителя.

Источники ин формации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР

№ 376888, кл. И 03 К 5/15, 28.06.71.

2.Авторское свидетельство СССР № 503360, кл. Н 03 К 13/17

.

i

I