Преобразователь фазового сдвига во временной интервал Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 H03K13/20 

1

Настоящее изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов.

Известен преобразователь фазового сдвига во временной интервал по осионному авт.св. № 678666, содержащий источник опорного напряжения, три триггера, два интегратора, три ключа, инвертор, детектор нуля и два формирователя коротких импульсов. Выход одного из формиров.ателей подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя и счетным внодом второго триггера. Выход источника опорного напряжения подключен к потенциальным входам первого и вторбго ключей, управляющие входы которых соединены соответственно с выходом первого триггера и прямым выходом второго триггера. Инверсный выход второго триггера подключен к управляющему входу третьего ключа и первому входу третьего триггера. Выход первого ключа через первый интегратор и детектор нуля соединен с .вторым входом третьего триггера. Выход второго ключа через второй интегратор и инвертор подключен к потен.циальному входу третьего ключа, выход которого соединен с входом первого интегратора. Данное устройство позволяет производить преобразование фазового сдвига в течение периода входных напряжений во временной интервал.

Однако данное устройство имеет невысокую точность преобразования, так как величина постоянной времени

10 интеграторов находится в зависимости от температуры окружающей среды.

Цель изобретения - повыиюние точности преобразования в широком диапазоне температур..

5 Эта цель достигается тем, что в преобразователь фазового сдвига во временной интервал, содержащий источник опорного напряжения, три триггера, два интегратора, три ключа, инвертор, детектор нуля и два формирователя коротких импульсов, причем выход одного из формирователей подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен

25 с выходом второго формирователя и счетным входом второго триггера, выход источника опорного напряжения подключен к потенциальным входам первого и второго ключей, управляющие

30 входы которых соединены соответствен;но с выходом и первого и второго триггеров, инверсный выход второго триггера подключен к управляющему входу третьего ключа и первому входу третьего триггера, выход второго ключа через второй интегратор и ин эертор подключен к потетхиалькому, входу третьего ключа, выход которого соединен с входом первого интегратоЁ а, введены задатчик времени, ключ и интегратор, вход которого соединен с йыхояами третьего и четвертого клю-1ей, а выход - с входом детектора йуля, г/ри этом инверсный выход втоЁТОГО триггера подключен через задатinK времени к управляющим входам третьего и четвертого ключей ко второму входу третьего триггера, а пофенциальный вход четвертого ключа подсоединен к выходу первого интегратора.

Изобретение поясняется электрической функциональной схемой преобразо ателя фазового сдвига во временной HHTepsaj, изображенной на чертеже. ; Преобразователь содержит формирователи 1 н 2 коротких импульсов, выходы которых соединены соответствен$о с первым и вторым входами триггера 3, а выход формирователя 2, кроме того, подключен к счетному входу тригера 4. Выход триггера 3 И прямой выход триггера 4 соединены соответственно с управлякадими входами ключей 5 и б,- на потенциальные входы которы подано опорное напряжение Lt от источника опорного напряжения. Выходы ключей 5 и 6 соединены соответственно с входами интеграторов 7 и 8. Выход интегратора 8 подключен к входу инвертора 9, а, выход интеграторе 7 к потенциальному входу ключа 10. Выход инвертора Э соединен с потенциальным входом ключа 11, у которого выход соединен с выходом ключа 10 и входом третьего интегратора 12. Выход интегратора 12 через детектор нуля 13 подключен к второму входу триггера 14. Инверсн:ый выход триггера 4 соединен с входом задатчика времени 15, у которого одни из выходов подключен к управляющему входу клк5ча 11 и первод- у входу триггера 14

Устройство работает следующим образом.

, В исходном состоянии на вход форг дарователя 1 поступает напряжение U а на вход формирователя 2 - напряже™ нке , относительно которого измеряется фазовый сдвиг напряжения U. В момент перехода напряжений U и Uij через нулевой уровень,, от отрицательного значения к положительному, на выходах фор;«- рователей 1 и 2 образуются короткие импульсы, которые поступая на входы триггера 3, формируют на его выходе временной интервал

пропорциональный фазовому сдвигу причем

Ф 2% |,

где Т - период колебаний напряжений

U-, и Uj .

Импульс длительностью t открывает ключ 5 и интегратор 7 заряжается от источника опорного напряжения До напряжения

и

- и on

тс

) постоянная времени интеграгде

тора 7.

Одновременно на прямом выходе триггера 4 формируется иг шульс длительностью Т, который открывает ключ б, и интегратор 8 заряжается от того же источника опорного напряжения U,, до напряжения

Т

Ufpo - и.

- постоянная времени интеграгде

тора 8.

По прохождении очередного импульса от фopIviиpoвaтeля 2 триггер 4 пере брасывается, закрывая ключ 6 и через задатчик времени 15 открывая ключ 10 Напряжение с выхода интегратора 7 через ключ 10 поступает на вход интегратора 12 и начинает заряжать его до напряжения

tpn

и

rrip

m-i

i где tjj - постоянная времени интегратора 12; tpp - эталонное время, задаваемое

задатчиком врема;-;я. Через время IQ, от прихода входного и:мпульса на втором выходе задатчик а времени вырабатывается сигнал перебрасывающий триггер 14, формируя начало временного интервала и открывая ключ 11,

Инвертированное напряжение Upng с выхода интегратора 8 начинает разря)кать интегратор 12, заряженный до напряжения Umtj. Интех-ратор 12 разряжается до нуля за время tR . При этом

-Urno Umg ;

. Г- ; -ij ;Ь ton 1

1 з

i

ц

т.к. t

21С

При достижении нулевого уровня

на выходе интегратора 12 детектор нуля 13 перебрасывает триггер 14, формируя на его выходе временной интервал tx .

Отличительной особенностью выраже НИН выходного временного интервала tx. в предложенном устройстве является то,что в него входит отношение постоянных времени интегралоров и

при изготовлении элементов, определяющих постоянную времени интеграторов, единым технологическим процессом и в едином корпусе возможно получение высокой стабильности отношения в лшроком температурном диапазоне. Обеспечить стабильность отноше,ния постоянных времени можно со значительно более высокой точностью нежели стабильность постоянной времени отдельного интегратора (как требуется в известном устройстве).

Таким образом, настоящий преобразователь фазового сдвига во временной интервал позволяет получать временной интервал в широком- температурном диапазоне точнее, чем известный преобразователь.

Формула изобретения Преобразователь фазового сдвига во временной интервал по авт.св. №67-8666, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в широком температурном диапазоне, в него введены задатчик вреглени, ключ и интегратор, вход которого соединен с выходами третьего и четвертого ключей, а выход - с входом детектора нуля, при этом, инoверсный выход второго триггера подключен через задатчик времени к управляющим входам TpeTijero и четвертого ключей и ко второму входу третьего триггера, а потенциальный вход

5 четвертого ключа подключен к выходу |Первого триггера.