Устройство время-импульсного преобразования Советский патент 1980 года по МПК H03K13/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к время-имнульсным измерительным цифровым устройствам, и предназначено для использования в цифровых измерительных приборах.

Известны интегрирующие время-импульсные преобразователи напряжения постоянного тока в цифровой код 1.

Недостатком преобразователей является недостаточная точность.

Наиболее близкое к изобретению по технической сущности - устройство, содержащее блок управления и синхронизации, переключатели входных напряжений, вентиль, генератор импульсов, счетчик импульсов, блок выделения нулевого напряжения и интегратор постоянного тока 2.

Это устройство, как и подавляющее больщинство устройств время-импульсного преобразования, строится по разомкнутой структурной схеме, поэтому погрещности отдельных блоков полностью входят в результат измерения. Это придает особо важное значение использованию в таких устройствах различных структурных методов уменьшения погрешностей. Наиболее часто в устройствах время-импульсного преобразования применяют коррекцию погрешности от зоны нечувствительности и изменения порогового напряжения блока выделения

нулевого напряжения. Однако такая коррекция позволяет лишь снизить величину погрешности, но не устраняет ее полностью.

Цель изобретения - повышение точности 5 преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в Зстройство, содержащее блок управления и синхронизации, первый выход которого подключен к управляющему входу переключателя входного наирял ения, второй выход блока управления и синхронизации соединен с первым входом переключателя эталонного нанряжения и первым входом вентиля, выход которого подключен к входу счетчика, в него введены преобразователь напряжения в частоту, реверсивный счетчик и многовходовый логический элемент И, выход которого соединен с вторыми входами переключателя эталонного напряжения и

20 вентнля, выходы переключателей входного и эталонного напряжений через преобразователь нанряжения в частоту подключены к третьему входу вентиля и входу реверсивного счетчика, выходы которого соединены

25 с входами многовходового логического элемента И.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство время-импульсного преобра30 зователя содержит переключатель 1 входного напряжения, переключатель 2 эталонного напряжения, выходы которых подключены к входу преобразователя 3 напряжения в частоту, выход которого подключен к входу реверсивного счетчика 4 и входу вентиля 5, входы многовходового логического элемента И 6 подключены к ннверсным выходам реверсивного счетчика, а выход - к третьему входу вентиля и к переключателю эталонного напряжения, счетчнк 7, иодключенный к выходу вентиля, и блок 8 уиравления и синхронизации. В исходном состоянии переключатели 1 и 2 разомкнуты, вентиль 5 закрыт, реверсивный счетчнк 4 и счетчик 7 находятся в нулевом состоянии, причем реверсивный счетчик 4 включен в релсим суммирования. Работа устройства разбивается на два такта. В первом такте с началом измерения по команде блока 8 управления и сипхропизации измеряемое напряжение И через переключатель 1 подключается на вход преобразователя 3 на время интегрирования 4шт.. С выхода преобразователя 3 сигналы частоты / K.UX, где К - коэффициент преобразования преобразователя 3, поступают на реверсивный счетчнк 4, включенный в режим суммирования. В общем случае при измерении напряжения произвольной формы Lix(t число импульсов, заиисапное в реверсивном счетчике (При измерении напряжепня постоянного тока число импульсов JVlIUT KUxillHf. На втором такте работы по команде блока 8 управления и синхронизации нереключатель 1 отключается, а через переключатель 2 на вход преобразователя 3 подключается эталонное напряжение Uo, реверсивный счетчик 4 переключается в режим вычитания, вентиль 5 открывается. Сигналы с выхода преобразователя 3 частоты поступают на вход реверснвного счетчика 4 и через открытый вентиль 5 счетчнка 7. При обнулении реверсивного счетчика в результате просчета числа импульсов yV Nnuf. срабатывает логический элемент И 6, закрывая переключатель 2 и вентиль 5. В результате в счетчике 7 будет записано число N, Ки ;„„,.. Логическая формула, описывающая работу логического элемента, в настоящем устройстве имеет вид ,, i-i где Z - выходное значение логического элемента И 6; at - инверсное значение i-ro разряда реверсивного счетчика. В исходном состоянии ui 1 и Z : 1. В первом такте работы при поступлении нервого импульса на реверсивиый счетчик иг О и Z 0. По окончании второго такта работы при обнулении реверсивного счетчика в результате просчета iV,,; Лиит. импульсов иг I п Z . Таким образом, осуществляется четкая фиксация момента окончания измерения. Использование преобразователя наиряження в частоту реверсивного счетчика и многовходового логического элемента И выгодно отличает предлагаемое устройство от известиого, так как новыщенпе точности устройства обеспечивается за счет устранения такого источника погрешности, как ногрещиость от зоны нечувствнтельности и нестабильности порога срабатывания блока выделения иулевого напряжения. При этом сиимаются такие требования к важнейщему узлу цифрового измерения - блоку выделения нулевого напряжения, - определяющему точность, быстродействие и надежность всего устройства, как высокая чувствнтельность, больщое входное сопротивление, минимальное время срабатывания. Кроме того, исключается необходимость в генераторе опорной частоты, а все устройство может быть практически полностью выполнено на базе цифровых интегральных микросхем. Формула изобретения Устройство время-импульсного преобразования, содержащее блок управления и синхронизации, первый выход которого подключен к управляющему входу переключателя входного напряжения, второй выход блока управления и синхронизации соединен с первым входом нереключателя эталонного напряжения и первым входом вентиля, выход которого подключен к входу счетчнка, отличающееся тем, что, с целью повыиления точности нреобразовапия, Б него введены нреобразователь напряжения в частоту, реверсивный счетчик н многовходовый логический элемент И, выход которого соединен с вторыми входами переключателя эталонного напряжения и ентиля, выходы переключателей входного и эталонпого напряжений через преобразоатель напряжения в частоту подключены к третьему входу вентиля п входу реверсивого счетчика, выходы которого соединены с входами мпоговходового логпческого элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шлянднн В. М. Цифровые измерительые приборы. М., «Энергия, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР ь 132863, кл. G ОЮ 1/18, 1960.