Функциональный преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G06G7/26 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НИКОМ эталонного напряжения и первым ключом, второй дополнительный ключ включен между вторым ключом и выходом блока выборки-хранения, являюшимся вь ходом преобразователя, управляющие входы дополнительных ключей соединены с блоком управления, а их выходы через соответствующие накопительные конденсаторы связаны с шиной нулевого потенциала.

На чертеже представлена структурная схема функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь содер жит интегратор 1, ключи 2 и 3, блок 4 выборки-хранения, источник 5 эталонного напряжения, блок управления 6, дополнительные ключи 7 и 8, накопительные кон денсаторы 9 и 10.

Интегратор 1 с подключённьп«1и к его аходу ключами 2 и 3 соединен с блоком выборки-охранения 4, подключенным к выходу преобразователя, К выходу преобразователя подключен ключ 8, соединенный с конденсатором 1О и ключом 3. Источник эталонного напряжения 5 через ключ

7подключен к конденсатору 9 и к ключу 2о Блок управления 6 соединен с ключами 2, 3, 7, 8 и с блоком выборки-хранения 4.

Функциональный преобразователь работает циклично. Каждый цикл состоит из поочередных замыканий ключей 9, 7, 3, 2 и ключа в блоке 4 выборки-хранения.

Предположим, перед началом преобразования выходное напряжение преобразователя равно и и заряд на конденсаторе 9 и 1О равен нулю. При замыкании ключа

8ка время Tg напряжение на конденсаторе 1О станет .равным

(.

(О

tn - постоянная времени цепи зарягде Ю при замкда конденсатора нутом ключе 8,

При замыкании ключа 3 на время

большом Tg напряжение при достаточно

на конденсаторе 10 изменится до нуля, а напряжение на выходе интегратора. 1 станет равным .

(

коэффициент передачи схемы выборки-хранения 4j емкости конденсатора 10 и конденсатора интегратора 1, соответственно.

При замыкании ключа 7 на время Т напряжение на конденсаторе 9 станет равным

(з;

где ЕО напряжение источ й1йха 5j|

Тг - постоянная времени цепи заряда конденсатора 9 при замкнутом ключе 7.

При замыкании ключа 2 на время Т при достаточно большом Т напряжение на конденсаторе 9 изменится до нуля, а напряжение на выходе интегратора 1 станет равным

., (Ч)

где СА - емкость .конденсатора 9,

При замыкании ключа блока выборкихранения 4 производится выборка и запоминание выходного напряжения интегратора 1, в результате чего выходное напряжение преобразователя после окончания первого цикла (цикл заканчивается выборкой) станет равным

.ios

(--

(-е-) .. IS)

Аналогично после окончания 2-го цикла выходное напряжение станет равным

и

После

-е Вьфажение (7) состоит из двух частей геометрической прогрессии, сходящейся при выполнении условия (-е-Щ. (. И убывающего, при этом же условии, член В результате, при вьтолнении условия (8) в установившемся режиме { ) выходное напряжение преобразователя определяется вьфажением V,X- -«lUeb,X,.),g Выражение (9) является уравнением преобразования предлагаемого устройства. Из (9) следует, что, например, при постоянстве Е Т, и Тд выходное напряжение -преобразователя пропорционально отношению Сл / С.лпри постоянных EQ, Сц I Tg выходное постоянное напряжение связано с Т , а следовательно, с входным кодом N экспоненциальной зави „... ,« симостью. Введение в устройство двух ключей и двух конденсаторов с соответствующими связями выгодно отличают предлагаемый преобразователь от известного, поскольку его функциональные возможности значительно расширены - преобразователь, при достаточно высокой точности преобразования и простоте может быть использован для преобразования емкости или отношения двух емкостей в напряжение, а также для получения экпоненциальной зави симости выходного напряжения от входного кода. К примеру одной из возможных областей применения предлагаемого преобразователя является допусковый контроль конденсаторов в процессе и.х производства или в процессе подбора конденсаторов. В этом случае исключается необходимость наличия измерителя емкости. Вместо него может быть использован вольтметр (для измерения) или два компаратора и простейшая логическая схема (для контроля). При этом одним из введенных в состав устройства конденсаторов служит эталонный конденсатор, а другим - контролируемый. В результате процесс контроля легко может быть автоматизирован, что приведет к повышению производительности труда и уменьшению числа занятых контролем людей, а также к снижению стоимости аппаратуры {взамен измерителя емкости - два простейших компаратора и. логическая схема). Формула изобретения функциональный преобразователь, содержащий интегратор,- к выходу которого подключен блок выборки-хранения, первый и второй ключи, соединенные с входом интегратора, блок управления, подключенный к управляющим входам ключей и блока выборки-хранения, и источник эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечедня возможности преобразования емкости ; или отношения емкостей в напряжение, в него введены накопительные конденсаторы и дополнительные ключи, причем первый дополнительный ключ включен между источником эталонного напряжения и первым ключом, второй дополнительный ключ включен между вторым ключом и выходом блока выборки-хранения, являющимся выходом преобразователя, управляющие аходы дополнительных ключей соединены с блоком управления, а их выходы через соответствующие накопительные конденсаторы связаны с щиной нулевого потенциала. Источники информации, принятые во внимание при экспе|этизе 1.Гутников в. С. Применение операционных усилителей в измерительной т&хнике. Л,, Энергия, 1975, с. 31. 2.Патент США № 3646545, кл. 235-197, 1975.