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

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве аналого-цифрового преобразователя, а также в качестве измерительного органа стабилизаторов и резисторов переменного напряжения. Известны преобразователи переменного напряжения в цифровой код, которые содержат устройство сравнения, генератор импульсов, счетчик, формирователь опорного напряжения, блок управления l . Недостаток известного устройства низкое быстродействие. Наиболее .близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь, содержащий как и предлагаемый преобразователь, фазоинвертор, блок управления, генератор пилообразной развертки, преобразователь время-код 2 . Недостаток этого преобразователя низкое быстродействие и отсутствие возможности многократного измерения амплитуды в фиксированные моменты по лупериода . Цель предлагаемого изобретения - повышение быстродеПствия и расширени функциональных возможностей преобразователя . Она достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в цифровой код,содержащий фазоинвертор,вход которого подключен к выходной шине и к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с. выходом фазоинвертора, генератор пилообразного напряжения, первый вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выход соединен с первым входом порогового сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход порогового сравнивающего устройства подключен к первому входу преобразователя время-код, второй вход которого подключен ко второму выходу блока управления, дополнительно введены два управляемых ключевых злемента, причем первый вход первого элемента соединен с выходом фазоинвертора, его второй вход - с третьим выходом блока управления, а выход объединен с выходом второго ключевого элемента и подключен ко второму входу генератора пилообразного напряжения, первый вход второго ключевого элемента соединен с входной шиной, его второй вход соединен с четвертым выходом блока управления. Блок уп равления содержит устройство синхронизации, входы которого соединены с соответствуюишми входами блока управ ления, первый выход устройства синхро низации через генератор тактовых импульсов соединен со входом первого ждущего мультивибратора и со входом коммутатора, выходы которого соединены с первыми входами группы элементов И, выхоя первого ждущего мультивибратора соединен со входом второго ждущего мультивибратора, со вторым входом блока управления и с первыми входами двух элементов И, вторые входы которых подключены ко второму и третьему выходам устройства син хронизации, а выходы - к третьему и четвертому выходам блока управления выход второго ждущего мультивибратора подключен ко вторым входам группы элементов И, выходы которых подключе ны к первому входу генератора пилообразного напряжения. Блок-схема преобразователя перемен ного напряжения в цифровой код приведена на фиг. 1; на фиг. 2 даны диаграммы его работы. Вход преобразователя 1 ивыход фаэоинвертора 2 соединены с блоком 3 управления через управляемые ключевые элементы 4 и 5 с генератором 6 пило образного напряжения, а выходы блока 3управления связаны с управляющими входами ключевых элементов 4 и 5, ге,нератором 6 пилообразного напряжения и преобразователем 7 время-код, приче выход порогового сравнивающего устрой ства 8, второй вход которого соединен с источником 9 опорного напряжения, а первый с генератором 6 пилообразного напряжения, пода н на другой вход преобразователя 7 время-код. Блок управления выполнен так, что его входы соединены с устройством 10 синхронизации, связанным своими выходами с генератором 11 тактовых импульсов и чер€;з элементы И 12 и 13 с управляющими входами ключевых элемент 4И 5, а выход генератора 11 тактовых импульсов подается через коммутатор 14 на ряд элементов И 15, 16 и 17 и через первый ждущий мультивибратор 18 на вторые входда элементов И 12 и 13, преобразователь 7 время-код, и на дру гой ждущий, мультивибратор 19, выходы которого соединены со входами ряда элементов 15, 16 и 17, связанными с генератором 6 пилообразного напряжени В основу мегтода измерения амплитуд ного значения входного напряжения несколько раз за полупериод заложен принцип измерения амплитуды импульса путем запоминания ее значения на емко ти с последую1:аим преобразованием в интервал п времени, путем разряда емкости через стабилизатор тока. Измеряемое напряжение (фиг. 2, а), поступающее на вход устройства, подается на ключевой элемент 4, и инвертированное по фазе (фиг. 2, б) фазоинвертором 2 на управляющий ключевой элемент 5. Оба напряжения (фиг. 2, аи фиг. 2, б) подводятся к устройству 10 синхронизации устройства 3 управления. Устройство 10 выдает импульсы при каждом переходе синусоидой нуля (фиг. 2,в) для синхронизации генератора 11 тактовых импульсов и два стробирующих импульса (фиг, 2,г и фиг. 2,д), которые поступают соответственио на элемент И 12 и 13. Система, состоящая из ключевых элементов 4 и 5, элементов 12 и 13 и фазоинвертора 2 выполняет роль двухполупериодного выпрямителя, напряжение с которого (отрицательной полярности) поступает на генератор 6 пилообразного напряжения. Выбор интервала, в котором производится измерение, осуществляется генератором 11 тактовых импульсов. Сигнал с генератора 11, соответствующий моменту времени ty (Фиг. 2, а), запускает мультивибратор 18, с выхода которого импульс (фиг. 2, е) длительностью, равной половине перио-, да частоты следования тактовых импульсов (фиг. 2, ж) проходит через элемент И 12 (положительный полупериод входного напряжения) или элемент И 13 (отрицательного полупериода} для управления ключевыми элементами 4 и 5, открывая вход. Входное напряжение через элементы 4 и 5 поступает на генератор 6 и запоминается на его емкости. На емкости фиксируется напряжение, соответствующее моменту окончания импульса со ждущего мультивибратора 18. Задним фронтом импульса (фиг. 2, е) запускается ждущий мультивибратор 19, который формирует импульс (фиг. 2, з), поступающий на элементы И 15, 16 и 17 для управления разрядным устройством генератора 6. Для того, чтобы результат измерения в интервалах t Ч- t ; t, -r-ta и т.д. выражался одинаковым числом импульсов или одинаковым временным интервалом, в устройстве имеется коммутатор 14 выбора интервала измерения, который разрешает прохождение импульсов с мультивибратора 19 на генератор 6 через один из элементов И 15, 16 и 17, выходы которых связаны с устройством изменения разрядного тока генератора 6 пилообразного напряжения. Таким образом, разрядныГ ток генератора пилообразного напряжения определяется интервалом входного напряжения, в котором производится измерение. Управляется коммутатор 14 импульсами генератора тактовых импульсов и работает в соответствии с фиг. 2, и, к, л. Напряжение, получаемое на выходе генератора пилообразного напряжения (фиг. 2, м), поступает на вход порогового сравнивающего устройства 8, на другой вход которого подается опорное напряжение от источника 9 опорного напряжения (в данном случае О ) временной интервал, определенный моментом равенства опорного напряжения и напряжения с генерато ра 6 (фиг. 2, м) и моментом оконча.ния импульса с мультивибратора 18,по |Ступает на преобразователь время-код 7, где преобразуется в цифровой код путем заполнения интервала времени (фиг. 2, о) импульсами опорной частоты. Формула изобретения 1. Преобразователь переменного напряжения в цифровой код, содержащи фазоинвертор, вход которого подключе к входной шине и к первому входу бло ка управления, второй вход которого соединен с выходом фазоинвертора, генератор пилообразного напряжения, первый вход которого соединен с пер вым выходом блока управления, а выход соединен с первым входом порогов го сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход порогового сравнивающего устройства подключен к первому входу преобразователя время-код, второй вход которо подключен ко второму выходу блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены два управляеиих ключевых эле мента причем первый вход первого элемента соединен с выходом фазоинвертора, его второй вход - с третьим выходом блока управления, а выход объединен с выходом второго ключевого элемента и подключен ко второму входу генератора пилообразного напряжения, первый вход второго ключевого элемента соединен , с входной шиной, его второй вход соединен с четвертым выходом блока управления. 2. Преобразователь переменного напряжения в цифровой код. по п.1, отличающийся тем, что блок управления содержит устройство синхронизации, входы которого соединены с соответствующими входами блока управления, первый выход устройства синхронизации через генератор тактовых импульсов соединен со входом первого ждущего мультивибратора и со входом коммутатора, выходы которого соединены с первыми входами группы элементов И, выход первого ждущего мультивибратора соединен со входом второго ждущего мультивибратора, со вторым выходом блока управления и с первыми входами двух элементов И, вторые входы которых подключены ко второму и третьему выходам устройства синхронизации, а выходы - к третьему и четвертому выходам блока управления, выход второго ждущего мультивибратора подключен ко вторым входам группы элементов И, выходы которых подключены к первому входу генератора пилообразного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Смолов В.Б., Чернявский Е.А. Универсальные электронные преобраМашиностроениезователи, Д 1971, с. 183-185, рис. 3-1. 2. Авторское свидетельство СССР 222734, кл. Q06 15/34, 1967.

Фив.1

; , ; г / V