Преобразователь напряжения в длительность импульса Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСА

1

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано в устройствах аналого--дискретного преобразования.

Известен преобразователь напряжения в длительность импульса, содержащий интегратор, пороговое устройство, сбрасывающий ключ 1. Его недостатком является низ кая точность.

Наиболее близок к изобретению - преобразователь напряжения в длительность импульса, содержащий делитель напряжения, вход которого соединен с входом преобразователя, первый интегрирующий усилитель, выход которого подключен к первому входу , сумматора, модулятор длительности импульса, первый вход которого подключен к выходу сумматора, резистивное сравнивающее устройство, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения через ключ, управляющий вход которого подключен к выходу модулятора длительности импульса, и блок управления, первый выход которого соединен с вторым входом модулятора длительности импульса 2.

Недостатком этого преобразователя является сравнительно низкое быстродействие.

определяемое временем переходного процесса при наличии мультипликативной погрешности . коэффициентов передачи отдельных блоков преобразователя.

Цель изобретения - повыщение быстро- действия преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в длительности импульса, содержащий делитель напряжения, вход которого соединен с входом преобразователя, первый интегрирующий

10 усилитель, выход которого подключен к первому входу сумматора, модулятор длительности импульса, первый вход которого подключен к выходу сумматора, резистивное сравнивающее устройство, первый вход которого (;оединен с источником опорного на15пряжения через ключ, управляющий вход которого подключен к выходу модулятора длительности импульса, и блок управления, первый выход которого соединен с вторым входом модулятора длительности импульса,

2р введены первый переключатель, соединяющий вход преобразователя и выход делителя напряжения с вторым входом резистивного сравнивающего устройства, второй интегрирующий усилитель, выход которого подключей к управляющему входу блока с управляемым коэффициентом передачи, второй переключатель, соединяющий выход резистивного сравнивающего устройства с входами интегрирующих усилителей, и логический элемент совпадения, первый вход которого подключен к выходу модулятора длительности импульса, причем второй вход резистивного сравнивающего устройства через блок с управляемым коэффициентом передачи подключен к второму входу сумматора, а второй выход блока управления подключен к второму входу логического элемента совпадения и к .управляющим входам первого и второго переключателей.

Функциональная электрическая схема преобразователя приведена на чертеже.

Преобразователь содержит блок 1 управления., переключатели 2 и 3, управляющие входы которых подключены к выходу блока управления, резистивное сравнивающее устройство 4, включенное между переключателями 2 и 3, входную клемму 5, соединенную непосредственно и через делитель напряжения 6 с входами переключателя 2, первый 7 и второй 8 интегрирующие усилители, входы которых подключены к переключателю 3, блок 9 с управляемым коэффициентом передачи, управляющий вход которого подключен к выходу усилителя 7, сумматор 10, входы которого подключены к выходам усилителя 8 .и блока 9с управляемым коэффициентом передачи, модулятор 11 длительности импульсов, входы KOTOporfi подключены к выходам блока управления и сумматора 10, ключ 12, соединяющий источник 13 опорного напряжения с входом резистивного сравнивающего устройства 4, логический элемент 14 совпадения, входы которого подключень1 к выходам.блока I управления и модулятора I1 длительности импульсов.

Преобразователь работает следующим образом. .

. ...Сигналами, с блока управления переключатели 2 и 3 переключаются одновременно так, что одному их положению соответствует подключение к входу резис:тив ного сравнивающего устройства 4 непосредственно входной клеммы 5 преобразователя, а выходы устройства 4 к входу интегрирующего усилителя 8, а другому положению переключателей 2, 3 - подключение к входу устройства 4 выхода делителя 6 напряжения, имеющего коэффициент передачи Ку , и выхода устройства 4 к входу интегрирующего усилителя 7. Выходное напряжение усилителя 7, поступая на управляющий вход блока 9 с управляемым коэффициентом передачи, управляет величиной коэффициен-. та. передачи по второму входу сумматора 10. Напряжение J г с выхода усилителя 7 поступает на первый вход этого сумматора. Сумматор 10 имеет коэффициент передачи Kci и К с г. соответственно по первому и

второму входам. Выходное напряжение сумматора 10

UKiiKc, + UzKcz где и -напряжение UBX илиК -Т/вх, КпКЩ; -коэффициент передачи блока 9;

К - коэффициент пропорциональности,

поступает на вход модулятора I1 длительности импульса, имеющего коэффициент передачи KI. На его выходе образуются импульсы с длительностями

tu, KrA(l7BxKU-,-Kc,l/2KcO

при U UBX и

tui ) при U UBxKg.

Таким образом, одному положению переключателя 2 соответствует импульс длительностью tn,, а другому - t.. На время действия этих импульсов замыкается ключ 12, подключая выход источника 13 опорного напряжения к второму входу сравнивающего устройства 4.Изменения напряжений Ui, и 2 пропорциональны зарядам QI Qz, получаемым конденсаторами интегрирующих усилителей 8, 7 за один такт сравнения у Uptu,

Q./ ITax т, IVbji г.-ЧтТ РRT

здесь и о-выходное напряжение источника 13; - сопротивления резисторов устройства 4;

Р -время замкнутого и разомкнутого состояний переключателей 2,3. В установивщемся режиме эти заряды равны нулю.

При этом получаем

+Vex RLTT .

ТЛ

,

В то же время равенство нулю этих зарядов означает неизменность выходных напряжений Ui, U г интегрирующих-усилителей 7, 8. Указанные напряжения обеспечивают компенсацию аддитивных и мультипликативных составляющих погрещностей блоков сумматора 10 и модулятора 11, а величина напряжений определяется лищь отмеченными составляющими.

При изменениях входного сигнала имеет место безынерционная отработка их скорректированным трактом преобразования образованным блоком 9, сум.матором 10 и модулятором 11. Разностный сигнал на выходе сравнивающего устройства вследствие этого равен нулю, интегрирующие усилители своего состояния не меняют.

Отсюда следует, что обеспечивается полное J cключeV иe составляющих переходного процесса, обусловленных погрещностями отдельных блоков преобразователя.

На выходе модулятора 11 образуются чередующиеся импульсы длительностями im и tui, соответствующие одному и тому же значению выходного напряжения. Для получения на выходе преобразователя импульсов только одной длительности, например tui, используется логическая схема 14 совпадения, на один вход которой поступают им пульсы с выхода модулятора 11 длительности импульсов,а на второй - с выхода блока 1 управления. Формула изобретения Преобразователь напряжения в длительность импульса, содержащий делитель напряжения, вход которого соединен с входом преобразователя, первый интегрирующий усилитель, выход которого подключен к первому входу сумматора, модулятор длительности импульса, первый вход которого подключен к выходу сумматора, резистивное сравнивающее устройство, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения через ключ, управляющий вход которого подключен к выходу модулятора длительности импульса, и блок управления, первый выход которого соединен с вторым входом модулятора длительности импульса, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введен первый переключатель, соединяюпдий вход преобразователя и выход делителя напряжения с вторым входом резистивного сравнивающего устройства, второй интегрирующий усилитель, выход которого подключен к управляющему входу блока с управляемым коэффициентом передачи, второй переключатель, соединяющий выход резистивного сравнивающего устройства с входами интегрирующих усилителей, и логический элемент совпадения, первых вход которого подключен к выходу модулятора длительности импульса, причем второй вход резистивного сравнивающего устройства через блок с управляемым коэффициентом передачи подключен к второму входу сумматора, а второй выход блока управления подключен к второму входу логического элементасбвпаденйя и к уп рав:ляющим входам первого и второго переключателей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Великобритании № 1448770, кл. Н 03 К 7/08, 1976. 2.Лейтман М. Б. Быстродействующий время-импульсный преобразователь постоянного напряжения компенсационного типа «Автометрия № 2, 1976 (прототип).