Преобразователь заряд-число Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к области аналого-дискретного преобразования и предназначено для использования в электронных устройствах для измерения интегральной площади электрических импульсов.

Известен преобразователь ток-частота, содержащий зарядный конденсатор, зарядный и разрядный каскады 1..

Недостатком известного устройства является больщая погрешность за счет потери информации из-за пропуска импульсов, поступающих во время срабатывания разрядного каскада.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь заряд-число, содержащий зарядный блок, первый вход которого через дозирующий конденсатор соединен с щиной питания и подключен к первому выходу разрядного блока, интегрирующий конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей щиной, а вторая через первый резистор - с вторым входом зарядного блока, который через второй и третий резисторы подключен соответственно к входной щине и источнику начального смещения, второй выход разрядного блока через конденсатор

соединен с управляющим входом зарядного блока f2J.

Однако точность такого преобразователя недостаточна.

Цель изобретения - повыщение точности преобразования.

Эта цель достигается тем, что в преобразователь заряд-число, содержащий зарядный блок, первый вход которого через дозирующий конденсатор соединен с щиной питания и подключен к первому выходу разрядного блока, интегрирующий конденсаюр, первая обкладка которого соединена с общей щиной, а вторая через первый резистор - с вторым входом зарядного блока, который через второй и третий резисторь подключен соответственно к входной шине и источнику начального смещения, второй выход разрядного блока через конденсатор соединен с управляющчм входом зарядного блока, введен резистивный делитель, подключенный к шине питания, дополнительный конденсатор и полевой транзистор, сток которого подключен к входной щине, исток - к второй обкладке интегрирующего конденсатора, а затвор - к средней точке резистивцого делителя, связанной через дополнительный конденсатор со вторым выходом разрядного- блока.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого преобразователя.

Вход 1 преобразователя соединен через резистор 2 с входом зарядного блока 3, к выходу которого подключены дозирующий конденсатор 4 и разрядный блок 5. Ко входу 1 преобразователя подключен через полевой транзистор 6 накопительный конденсатор 7, который через резистор 8 соединен с В.ХОДОМ зарядного блока 3. К входу последнего подключен через резистор 9 источник 10 начального смещения. Выход 11 разрядного блока 5 соединен через конденсатор 12 с управляющим входом зарядного блока 3 и через конденсатор 13 с затвором транзистора 6 и резистивным делителем напряжения источника питания, состоящим из резисторов 14, 15.

На чертеже даны примеры выполнения зарядного и разрядного блоков. Зарядный блок 3 выполнен на транзисторе 16, включенном по схеме с общей базой. База транзистора 16 заземлена через диод 17, на который подано смещение через резистор 18. Разрядный блок 5 выполнен на ключе из разнополярных транзисторов 19 и 20. Порог срабатывания Uo зарядного блока 5 регулируется потенциометром 21. Сигнал снимается с резистора 22.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии импульсов на входе 1 конденсатор 4 заряжается током Зв источника 10 начального смещения. В момент достижения на конденсаторе 4 уровня Uo открывается транзистор 19, что приводит к открыванию и транзистора 20. В результате релаксационного процесса ключ на транзисторах 19 и 20 открывается, и конденсатор 4 разряжается до начального уровня. Импульс с выхода блока 5 подается через конденсатор 12 на базу транзистора 16 и через конденсатор 13 на затвор транзистора 6. Этот импульс запирает зарядный блок 3 на время разряда конденсатора 4 и отпирает транзистор 6. Процесс перезарядки конденсатора 4 повторяется с частотой fo, определяемой начальным током источника смещения 10. При поступлении на вход 1 импульсов тока заряд конденсатора 4 в течение действия импульсов увеличивается, что приводит к увеличению частоты импульсов на выходе устройства. В момент разрядки конденсатора 4 входные импульсь; любой амплитуды заряжают конденсатор 7. По окончании разряда конденсатора 4 транзистор 6 закрывается, а конденсатор 7 разряжается через резистор 8 и зарядный блок 3 на конденсатор 4. В результате исключается погрещность за счет потери информации от входных импульсов любой амплитуды в течение разряда конденсатора 4.

В результате интегрирования площадей входных импульсов частота импульсов на выходе устройства увеличивается на величину & и принимает значение

f f f i-Ktlt , f , Qx

f fo + fx fo + ctrrr fo +

гдет -длительность к-го импульса;

и-мгновенное значение тока к-го импульса;

Т-период интегрирования;

QK- измеряемый заряд; С - емкость конденсатора 4. Таким образом, число выходных импульсов устройства пропорционально интегральному закону входных импульсов.

Формула изобретения

Преобразователь заряд-число, содержащий зарядный блок, первый вход которого через дозирующий конденсатор соединен с шиной питания и подключен к первому выходу разрядного блока, интегрирующий конденсатор, первая обкладка которого соединена с общей шиной, а вторая через первый

0 резистор - с вторым входом зарядного блока, который через второй и третий резисторы подключен соответственно к входной щине и источнику начального смещения, второй выход разрядного блока через конденсатор соединен с управляющим входом зарядного блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены резистивный делитель, подключенный к шине питания, дополнительный конденсатор и полевой транзистор,

0 сток которого подключен к входной шине, исток - к второй обкладке интегрирующего конденсатора, а затвор - к средней точке резистивного делителя, связанный через дополнительный конденсатор со вторым выходом разрядного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Приборы и техника эксперимента, 1974, № 4, с. 72.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 607340, кл. Н 03 K 13/20, 1977 (прототип) .