Преобразователь периода следования импульсов в напряжение Советский патент 1980 года по МПК H03K9/06 

I

.Изобретение относится к электрическим измерительным преобразователям; в частности, к преобразователям периода следования импульсов в напряжение и может быть использовано в. автоматизированных системах управления и контроля.

Известен преобразователь периода , следования импульсов в напряжение, содержащий два накопительных элемента, шунтированных ключами, устройство линейного заряда накопительных элементов и элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам накопительных элементов .

Его недостатком является пониженная точность преобразования.

Известен преобразователь периода следования импульсов в напряжение, содержащий источник разнополярного эталонного напряжения, сумматор- и входной триггер, счетный вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а нулевой и единичный выходы подключены к входам первого и второго каналов формирова1шя линейно-изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит счетный триггер, интегратор с компенсатором постоянной состарлякяцей, вход которого соединен с источником разнополярного эталонного напряжения через переключатель, управляющий вход которого подключен к единичному выходу счетного триггера, и инвертор, вход которого пЬдключёй if Выходу интегратора, причем выходы инвертора и интегратора подключены через первый и второй ключи соответственно к входу сумматора 2 .

При использовании в данном устройстве диодных ключей оно не обеспечивает высокую тбчнбсть преобразования вследствие .влияния падения напряже 5 ния на диодах. При использовании же высокоточных ключ;ей, имеющих управляющий вход, недостатком устройства является пониженная надежность, так как при случайном сбое одного из

20 счетных триггеров нормальная работа устройства нарушается.

Цель изобретения - повышение надежности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем,

25 что в известном преобразователе периода следования импульсов в напряжение, содержащем источник разнополяр1;ого эталонного напряжения, сумматор и входной триггер, счетный

30 вход котооого соединен с входной шиной преобразователя, а нулевой и единичный выходы подключены к входам первого и второго каналов формирования линейно-изменяющегося напряжения .каждый из которых содержит счетный триггер, интегратор с компенсатором постоянной составляющей, вход кото- рого соединен с источником разнополярного эталонного напряжения через переключатель, управляющий вход которого подключен к единичному выходу счетного триггера, и инвертор,вход которого подключен к выходу интегратора, причем выходы инвертора и интегратора подключены через первый и второй ключи соответственно к входу сумматора, единичный выход счетного триггера второго канала соединен с синхронизирую1чим входом счетного триггерапервого- канала, управляющий вход первого ключа каждого канала соединен с единичным выходом счетного триггера противоположного канала, а управляющий вход ключа каждого канала соединен с нулевым выходом счетного триггера противоположного канала.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы работы преобразователя.

Устройство содержит входной 1, счетные триггеры 2 и 3, источник 4 разнополярного напряжения, переключатели 5 и 6, интеграторы 7 и 8,инверторы 9 и 10, ключи 11 и 12, формирователи 13 и 14 коротких импульсов, электронные КЛЮЧИ 15-18 и сумматор 19.

Выход источника преобё)азуемого сигнала соединен с входом входного триггера 1, единичный выход которого соединен со входом счетного триггера 2 первого канала формирования линейно-изменякндегося напряжения, а нулевой выход соединен со входом счетног триггера 3 второго канала формирования линейно-изменяющегося напряжения

Единичный.выход триггера 2 соединен с управлякяцим входом переключателя 5, выход которого подключен к входу интегратора 7, а единичный выход триггера 3 соединен с управляющим входом электронного ключа б,выход которого подключен к входу интегратора 8. Входы переключателей 5 и б подключены к источнику 4 разнополярного эталонного напряжения. Выход интегратора 7 соединен с входом инвертора 9, а выход интегратора 8 соединен с входом инвертора 10. Кроме

ч того, выход интегратора 7 соединен с входом через шунтирующий кл1оч 11,управляющий вход которого через формирователь 13 коротких импульсов сое.динен с единичнымвыходом счетного триггера 3, а выход интегратора 8 с

. помощью шунтирующего ключа 12 соединен с входом, причем, управляющий

782143

вход шунтируквдего ключа 12 через формирователь 14 коротких импульсов соединен с единичным выходом триггера 2. Ключ 11 и формирователь 13 коротких импульсов образуют конденсатор постоянной составляющей интегратора первого канала формирования линейноизменяющегося напряжения, а ключ 12 и формирователь 14 коротких импульсов - компенсатор постоянной составляющей интегратора второго канала. Выходы интегратора 7 и инвертора 9 через ключи 15 и 16 соединены с входом сумматора 19, причем, управляющий вход ключа 15 соединен с единичным выходом триггера 3, а управляющий вход ключа 16 соединен с нулевым выходом триггера 3. Аналогично,выходы интегратора 8 и инвертора 10 через суммирующие ключи 17 и 18 соединены с другим входом сумматора 19. Управляющий вход ключа 17 соединен с единичным выходом триггера 2, а управляющий вход ключа 18 соединен с нулевым выходом триггера 2.

( - входной сигнал, U и U - соответственно, сигнгшы единичного и нулевого выходов триггера 1, ul и ul - сигналы единичных выходов триггеров 2 и 3 соответственно, U- - U , - - выходные сигналы соответствующих элементов блок-схемы(фиг.2)

Преобразователь работает следующим образом.

На счетный вход триггера 1 поступает преобразуемый сигнал, переключает его и преобразуется на его выходе в прямоугольный сигнал.Полученные импульсы с единичного выхода триггера 1 поступают на счетный вход триггера 2 и переключают его, а. импульсы с нулевого выхода триггера 1 поступают на счетный вход триггера 3 и переключают его. Поскольку на единичном и нулевом выходах триггера 1 . полученные прямоугольные импульсы имеют взаимный фазовый сдвиг 180, то на единичных выходах триггеров 2 и 3 импульсы по отношению друг к другу будут иметь фазовый сдвиг 90°. Эти и пульсы, сдвинутые по о,тношению друг к другу на 90°, поступают на управляющие входы переключателей 5 и 6, которые попеременно подключают к входам интеграторов 7 и 8 входные эталонные разнополярные напряжения + UST . - UST о источника 4. в результате интегрирования полученных прямоугольных импульсов на выходах интеграторов 7 и 8 образуется напряжение треугольной формы со сдвигом по фазе друг относительно друга на 90° и с амплитудой, пропорциональной периоду следования входных импульсов.

Для исключения влияния постоянной составляющей, которая может накапливаться на выходах интеграторов 7 и R от дрейфа нуля и в переходных режимах 5 работы преобразователя, в момент перехода выходного треугольного напряжения через нулевой уровень выходы интеграторов 7 и 8 на короткое время соединяются с входом через ключи 11 и 12. эти Ключи открываются коротким импульсом, полученным от формирователей 13 и 14 коротких импульсов, которые в свою очередь запускаются от триггеров 2 и 3.

С выхода каждого интегратора 7 и 8 напряжения треугольной формы посту пают на входы инверторов 9 и 10, а затем с выходов интеграторов 7 и 8 и инверторов 9 и 10 четыре сигнала треугольной формы поступают на входы суммирующих ключей 15-18. С помсвдью этих ключей отрицательная часть полупериода напряжений треугольной формы отсекается и на входы аналогового сумматора поступают, только положительные полупериоды напряжений треугольной формы. В результате суммирования этих сигналов на выходе сумматора 19 образуется сигнал в виде постоянного напряжения, величина которого равна амплитудному значению напряжений треугольной формы, т,е, пропорциональна периоду входного сигнала.

Для того, чтобы выходные импульсы счетных триггеров 2 и 3 каналов формирования линейно-изменяющегося напряжения всегда имели сдвиг по фазе друг относительно друга на 90, на дополнительный вход счетного триггера 2 первого канала с единичного выхода счетного триггера 3 второго канала поступают импульсы синхронизации. При случайном сбое одного из триггеров синхронизирующий импульс восстанавливает нормальную работу устройства.

Такаим образом, благодаря отличительным признакам изобретения повышается надежность устройства при сохранении высокой точности.

Формула «изобретения

Преобразователь периода следования импульсов в напряжение, содержащий источник разнополярного эталонного напряжения, сумматор и входной триггер, счетный вход которого соединён с входной шиной преобразователя, а нулевой и единичный выходы подключены к входам первого и второго каналов формирования линейно-из0меняющегося напряжения, каждый из которых содержит счетный триггер,интегратор с компенсатором постоянной составляющей, вход которого соединен с источником разнополярного эталон5ного напряжения через переключатель, управляющий вход которого подключен к единичному выходу счетного триггера, и инвертор, вход которого подключен к выходу интегратора, причем выходы инвертора и интегратора под0ключены через первый и второй ключи соответственно к входу сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразования, единичный выход счетного

5 триггера второго канала соединен с синхронизирующим входом счетного триггера первого канала, управляющий вход первого ключа каждого канала соединен с единичным выходом счетного

0 триггера противоположного канала, а управлякядий вход второго ключа каждого канала соединен с нулевым выходом счетного триггера противоположного канала.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 382228, кл. Н ОЗ К 13/16, 04.11.69.

0

2.Авторское свидетельство СССР 571897, кл. Н 03 К 13/16, ,.7f5

(прототип).

782lll3l

dx0ff

- f .

isssu;.-sws54-. - ifeвыхвЗ

47 X/

х /

%