Преобразователь напряжения в интервалВРЕМЕНи Советский патент 1981 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к ареобраэованию параметров электрических сигналов и может быть использовано в составе инфс эмационно-измерительных систем автоматического контроля технологического процесса изготовления МОП-БИС. Известны устройства дня преобразовав ния сигналов, основанных на интегрирова нии напряжения входното сигнала в течение фиксированного цикла с дальнейшим интегрированием во втором фиксированном цикле образцового напряжения в течение информативного интервала времени 13Основным недостатком устройств явля ется низкая точность, обусловленная необходимостью осуществления операции переключения в цепи входного сигнала н низкое быстродействие, определяемое наличием второго цикла преобразования. Также JK недостаткам следует отнести пропуск инфс мации во входном сигнале в течение второго цикла, что исключает возможность осуществления непрерывного интегрирования входного сигнала, необхо- димость осуществления которого возникает в целом ряде случаев. Известное устройство для преобразования сигналов, работа которого основана на неарерьшном интегрировании входнсмго сигнала интегрирующим каналом в течение одного фиксированного цикла, причем с момента начала фиксированного цикла интегрируется сумма напряжения входного сигнала и образцового напряжения одного знака до момента равенства интеграпьното значения этой суммы постоянному псроговому уровню и последующим интегрированием в течение информационнотч) интервала времени суммы напряжения входного сигнала и образцового напряжения Другого знака До момента окончания фиксированного цикла. В этом устройстве исключается отключение напряжения входного сигнала, а также имеется возможность получения информации о напряжении входного сигнала за один фиксированный цикл преобразования Г2.

Основным недостатком устрсйства является низкое быстродействие, обусловленное тем, что арн изменении напряжения входного сигнала, например, скачкообразным, в силу наличия в нем импульсной обратной связи возникает переходной процесс установления информациояного ингервала времени. Причем, число циклов установления информативного интервала времени с заданной погрешностью установления может быть значительным.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий интегратор, первый электронный ключ, электронгный ключ,: переключаемый источник образцового напряжения, сравнивающее устройство, триггер, генератор тактовых импульсов, причем вход интегратора соединен с выходом первого электронного ключа и с выходом второго электронного ключа, выход интегратора подключен ко входу сравнивающего устройства и к управляющему входу переключаемого источника образцового напряжения, второй вход сравнивающего устройства подключен к общей шине, выход сравниваю1уего устройства соединен с первым входом триггера и с управляющим входом интегратора, выход переключаемого источника образцового напряжения соединен со входом второго электронного ключа, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющим входам электронных ключей и ко второму входу триггера З,

Основными недостатками данного преобразователя являются низкая точность, обусловленная наличием переключателя, необходимого для осуществления операции переключения в цепи еходнсн о сигнала для периодической коммутации Ux и DO , и низкое быстродействие, определяемое наличием второго цикла преобразования. Кроме того сюда относится и пропуск информации о входном сигнале в течение времени второго цикла преобразования, что исключает возмс кность осуществления непрерывного интегр1фования входного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий интегратор, первый вход которого является входом преобразователя, второй вход подключён к выходу первого ключа, а выход через первьй блок сравнения подключен к первому входу первого триггера, второй

вход первого триггера соединен с выходом генератора тактовьи импульсов, а выход - с управляющим входом первого ключа, переключаемый источник образцового напряжения и ключ, введены дополнительный интегратс э, второй триггер, второй блок сравнения, блок вычи тания и блок запоминания, вход которого подключен к выходу основного интегратоpa, а выход - к первому входу блока вычитания, второй вход блока вычитания соединен со входом преобразователя, а вькод - с информационным входом первого ключа и первой шиной переключаемого источника образцового напряжения, вторая шина подключена к первому входу дополнительного интегратора, соединенному вторым входом с-выходом первого ключа, выход дополнительного

интегратора через второй блок сравнения подключен к первому входу второго триггера и информационному входу втоpioro включа, управляющий вход которото соединен с выходом arctporo триггера, а

выход - с третьим входом дополнительнся о интегратс5 а, второй вход триггера и переключающий вход переключаемого источника о азцового напряжения подключены к выходу генератора тактовых импульсов.

На фиг. 1 изображена- структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь (фиг. 1) содержит основной интегратор 1, первый ключ 2, второй ключ 3, переключаемый источник

4офазцоБого напряжения, первый блок

5сравнения, первый триггер 6, генераfop 7 тактовых импульсов, второй триггер 8, второй блок 9 сравнения, дополнительный интегратор Ю, блсж И запоiwfiraaH-ия, блок 12 вычитания.

На фиг. 2 обозначены диаграммы Ффмз 13 - нвпряжения входного сигнала; 14 - изменения интегрального значения, формируемого основным интегратфом 1; 15 - форма изменения интегральиого значения, формируемого дополнительным интегратором 10.

Устройство работает следующим образом.

В очередном фиксированном цикле преобразования Т ( п), длительность которого T COhSit , осуществляется интегрирование напряжения входного сигнала. В результате в конце цикла на выходе основного интегратора 1 формируется интегральное значение U (см. фиг. 2), коiTopoe 3anc v{HHaeTCfl блоком 11 запомвнания. с началом следующего фикснрованного цикла триггер 6 перебрасывается в едвничное состо5шие, замыкая ключ 2, в результате чего наряду с интегрированием входного сигнала основным интегратором 1 производится интегрирование суммы сигналов, один из которых получен в .зульгате запоминания ннгегральногЬ значения а другс - инвертнрова вя напряжения входного сигнала Ц до момента равенства выходного значения интегратора 1 нулю, фиксируемсуо блоком 5 сравнения. В течение времени toСЬ- упомянутая выше сумма сигналов одновременно интегрируется дополнительным интеграто ром Ю. Наряду с этим им осуществляется интегрирование образцового напряжения U(j . Далее продолжается интегрирование напряжения входного сигнала основным интегратором 1 для получения интегрального значения напряжения входного сигнала за фиксированный цикл а дополнительным интегратором 10 - интегрирование образцового напряжения DO до конца информативного интервала време , окончание которого определяется моментом равенства полученного интегрального значения нулю. Сфсрмированный информативный интервал времени Т про пс ционален среднему за время Т значению напряжения вхсашаго сигнала. Г ичем, в каждом следующем цикле интервал Tji пропорционален среднему значению напряжения входного сигнала за пред шествующий цикл. . Таким образом, быстродействие аред лагаемого преобразователя характеризует ся временем одного фиксированного аккпа вместо двух циклов известнсяго арес азователя/ причем длительность фвксяро цикла преобразования в данном преобразователе равна длительности оо ноте цвкла преобразования известн Жо преобразователя.-. Следовательно,предяагаемый преобразователь обладает бойьщим быстродействием. Непрерывное интегрирование напряжения входного сигнала исключает операцию переключения в цепи входного сигнала что обуславливает более высокую точность преобразования. Кроме того, отсутствие пропуска информации о выходном сигнале позволяет осуществить непрерывное интегрирование входного сигнала, что также выгодно отличает его от известного преобразователя. Формула изобретения Преобразователь напряжения в инч тервал времени, содержащий интегратор, первый вход которого является входом преобразователя, второй вход подключен к вькоду первого ключа, а выход через первый бл(ж сравнения Подключен к перж. му входу первого триггера, второй вход первого триггера соединен с выходом генератс а тактовых импульсов, а выход с управляющим входом ключа, переключаемый источник образцовся о напряжения и второй ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены дополнительный интегратор, второй триггер, блок сравнения, блок вычитания и блок запоминания, вход которого к выходу оса1овн я о интегратора, а выход - к первому вхоцу блсжа вычитания, второй вход блока вычитания соединен со входом преобразов теля, а выход - с информационным входом первого ключа и первоА шиной переключаемого источника образцового напряжения, втекая шина которого подключена к первому вхолу дополнительнся о интегратора, соединенному вторь1м входом с Ь№ходом первого ключа, выход дополнительного интегратора через второй блсж сравнения подключен к первому входу второго триггера и информационному входу второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход - с третьим входсш Дополнвгельчого антег1рат а, второй вход второго триггера а переключающий вход переключаемсах) источника образцов я о напряжения .аоокякпввы к выходу генератора тактовых импульссв. Источники информации, принятые во внвманкё при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 505126, кл. И 03 К 13/17, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР J 365038, кл. И 03 К 13/2О, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР М 132863, кл. Н ОЗ К 13/2О, I960 {прототип).