Преобразователь напряжения во временнойиНТЕРВАл Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ усилителе 2, конденсаторе 3, резйсторе 4. Выход интегратора 1 подключен к первому входу элемента ИЛИ 5 выполненного на резисторах 6 и 7 и диодах 8 и 9. Выход элемента ИЛИ 5 подключен к входу промежуточного уси лителя 10, выполненного на резисторе. 11 и транзисторе 12. Выход усилителя 10 через диод 13 соединен с вхо дом повторителя 14, выполненного на резисторе 15 и операционном усилителе 16, к неинвертирующему входу кото рого подключен источник опорного напряжения 17, к выходу повторителя 14 подключен первый вход второго интегр тора 18-. выполненного на резисторе 19 операционном усилителе 20, конденсаторе 21, резисторе 22. К выходу интегратора 18 подключен вход нуль-органа 23, выполненного на операционном усилителе 24, выход которого через диод 25 подключен ко второму вхо ду интегратора 18. На временных диаграммах представлены тактовое напряжение 26, опорное напряжение 27, входное напряжение 28 напряжение 29 на выходе первого интегратора, напряжения 30 и 31 на пер вом входе второго интегратора и его выходе соответственно, напряжение 32 на выходе нуль-органа. Устройство работает следугацим образом. С источника тактового напряжения поступают импульсы для управления ра ботой элемента ИЛИ 5, имекядие в первый такт работы преобразователя уровень логической 1, а во второй . В первый такт под влиянием положительного напряжения открывается транзистор 12, в результате чего запирается диод 13. Во второй такт на вход промежуточного усилителя 10 пос тупает сигнал с выхода интегратора 1 под действием которого закрывается транзистор 12, отпирая диод 13. В момент времени ц (фиг. 2) интегратор 1 находится в исходном состоянии, диод 13 заперт, напряжение на выходе повторителя 14 равно опорному напряжению UQ . В интервале времени интегратор 1 интегрирует с постоянНОЙ времени t разность входного напряжения и и опорного напряжения Ujj и в момент времени tj, соответствукмций половине периода тактового напряжения Т, напряжение вы|{оде интегратора 1 принимает величинуh,it2) (U)(-UoJ X В момент tj открывается диод 13, В результате чего напряжение с выход интегратора 1 поступает через промежуточный усилитель 10 на инвертирующий вход усилителя 16, который при этом представляет собой усилитель на пряжения, и напряжение на его выходе скачком изменяется от значения опорного напряжения UQ до напряжения насыщения UKC . Напряжение на выходе интегратора 1 равно проинтегрированному значению напряжения U и . В момент tj достижения выходным напряжением интегратора 1 величины где - коэффициент усиления усилителя 10, усилитель 16 выходит из насыщения, в результате чего замыкается контур глубокой отрицательной обратной связи, охватывающий усилители 2 и 16,промежуточный усилитель 10, элемент ИЛИ 5. Для преобразуемого напряжения замкнутый контур представляет собой апериодическое звено первого порядка с постоянной времени Т Ь 16 коэффициент усиления усилителя 16. Значение постоянной времени очень мало, так как . В результате напряжение на выходе усилителя 16 в момент ta , после весьма короткого переходного процесса, становится равным U)((t) и поддерживается на данном уровне до момента t, когда закрывается диод 13. Площадь импульса на выходе ПФ за интервал времени определяется величиной -U(t3-t) Интегратор 18 на интервале времени, предшествукндем моменту t , находится в исходном состоянии, при котором нулевое напряжение на его выходе поддерживается замкнутым контуром отрицательной обратной связи, охватывающей через диод 25 усилители 20 и 24 . В момент t на вход интегратора 18 поступает напряжение , в результате чего срабатывает нуль-орган 23, скачком изменякяций свое состояние. Диод 25 запирается, размыкая цепь обратной связи. Выходное напряжение интегратора 18 в момент t достигает значения (() 3) где - постоянная времени интегратора 18. С момента t начинается интегрирование опорного напряжения и в момент tr выходное напряжение интегратора 18 достигает нулевого уровня, что приводит к срабатыванию нуль-органа 23, скачком изменяющего свое выходное напряжение. Через диод 25 замыкается контур обратной связи, поддерживающий нулевой уровень на выходе интегратора 18 до начала следующего такта. В момент tr напряжение на выходе интегратора 18 равно нулю, т.е. Ьнс (J. .4. (i. .. I Uo СА f Np. I Ь - -2)f 4-b;- ltj- -4l-0 ( V t« С учетом выражения (2 ) функция пре образования устройства имеет вид: tj-t.-Txf-S-r где Т j - выходной интервал времени Как видно из (5)|точность предла гаемого устройства не зависит от ве личины параметров элементов цепи пр образователя, а определяется лишь стабильностью UQ и Т. Повьлиение нгщежности устройства достигается за счет снижения общего числа элементов и замены ключей с целью управления диодами, а повышение быстродействия - за счет исключения влияния инерционности ключей , Формула изобретения Преобразователь напряжения во вр мейной интервал, содержащий первый интегратор промежуточный усилитель повторитель напряжения, выполненный на операционном усилителе, к не инвертирукяцему входу которого подключей источник опорного напряжения, второй интегратор, первый вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, нуль-орган, вход которого соединен с выходом второго интегратора, отличающийся тем, что с целью повышения быстродействия и надежности, к входу промежуточного усилителя подключен выход логического элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй - с источником тактового напряжения, выход промежуточного усилителя через первый диод соединен с входом повторителя напряжения, а выход нуль-органа через второй диод сое. динен с вторым входом второго интегра, тора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Великобритании № 144877(1 кл. Н 03 К 7/08, 08.09.76. 2.Шахов Э. К. Интегрирующий преобразователь напряжения в сигнал ИШМ без прецизионных ключей. - Приборы и техника эксперимента 1976, 6, с. 90-91 (прототип).

-ze