Преобразователь амплитуды синусоидальногоНАпРяжЕНия B КОд Советский патент 1981 года по МПК H03K13/17 

Дам ключей вычитания и входу устройства управления, фазосдвигающие блоки и блоки совпадения, первые входы последних соединены с выходами устройства управления, вторые входы - с выходами включенных последовательно соответствующих фазосдвигающих блоков, первый из которых подключен ко входной шине; выходы блоков совпадения соединены со входом блока определения знака.

Преобразователь амплитуды синусоидального напряжения в код изображен на фиг. 1, его усовершенствованный вариант - на фиг. 2; на фиг. 3 - временные диаграммы.

Схема содержит преобразователь компенсирующего напряжения ПНК (i/к) 1; реверсивный счетчик 2, сравнивающее устройство 3, выпрямительный блок 4, блок определения знака 5, устройство управления 6, ключи сложения импульсов 7, ключи вычитания импульсов 8, элемент совпадения 9,,фазосдвигающие блоки 10, блоки совпадения 11, генератор импульсов 12.

Преобразователь компенсирующего напряжения 1 вырабатывает ступенчато-линейное компенсирующее напряжение UK, которое может быть получено в результате сложения коммутируемых по двоичному закону эталонных напряжений, амплитуды которых относятся друг к другу как целочисленные степени двух (1 : 2 : 4 : 8 и т. д.). На вход ПКН поступают сигналы с реверсивного счетчика, а с выхода снимается напряжение LK.

Реверсивный счетчик 2 управляет работой ПКН и обеспечивает получение UK различного шага.

Сравнивающее устройство 3 выдает импульсы на ключи в момент равенства напряжения UK и измеряемого напряжения

и,.

Выпрямительный блок 4 обеспечивает выпрямление измеряемого переменного напряжения UxБлок определения знака 5 вырабатывает импульс в момент перехода положительной волны переменного напряжения в отрицательный полупериод. Выходные импульсы поступают в устройство управления и в схемы совпадения для вычитания одной ступеньки напряжения UKУстройство управления 6 выдает импульсы на ключи задания режимов сложения или вычитания в реверсивном счетчике 2.

Ключи сложения импульсов 7 обеспечивают пропускание импульсов в определенные разряды счетчика из сравнивающего блока для их сложения.

Ключи вычитания импульсов 8 обеспечивают пропускание импульсов в определенные разряды счетчика из блока определения знака 5 для их вычитания.

Элемент совпадения 9 считывает код из счетчика.

Предлагаемое устройство может преобразовывать амплитуду напряжения в код с точностью, определяемой числом разрядов счетчика и ПКН. Работу преобразователя амплитуды напряжения в код рассмотрим на примере устройства с тремя различными разрядами счетчика 2.

Преобразователь работает следующим образом. Измеряемое синусоидальное напряжение низкой частоты Ux поступает на вход блока определения знака 5 и на сравнивающее устройство 3 через выпрямительный блок 4. На другой вход сравнивающего устройства передается ступенчатое напряжение UK, вырабатываемое преобразователем компенсирующего напряжения 1. Первая ступенька напряжения UK поступает в сравнивающее устройство 3 в момент пересечения синусоиды ось времени фиг. 2. Этот момент времени определяется сравнивающим устройством 3, которое выдает импульсы при iL/K Ux через ключи 7, открываемые устройством управления 6, в начале в старшие разряды счетчика 2. В этом случае ПКН вырабатывает ступеньки максимальной величины Д t/макс.

Когда UK Ux, в момент перехода синусоиды из положительной области в отрицательную блок определения знака 5 и устройство управления через ключи 8 выдают вычитающий импульс.

Затем выпрямительный блок 4 перевертывает отрицательную полуволну, и при UK Ux сравнивающее устройство 3 выдает импульсы через ключи 7 в средние разряды счетчика 2, а на третьей положительной полуволне измеряемого напряжения сравнивающее устройство выдает импульсы в младшие разряды.

После третьего полупериода, когда синусоида переходит из положительной и отрицательную область, блок определения знака выдает разрешающий сигнал в элемент совпадения 9 для считывания числа из счетчика.

В устройстве, представленном на фиг. 2, фазосдвигающие блоки 10 обеспечивают определенный сдвиг фазы поступающего на их вход переменного напряжения UxУстройство управления 6 выдает импульсы на входные ключи реверсивного счетчика 2 для задания режимов сложения и вычитания, а также выдает импульсы на входные блоки совпадения 11 для подключения к блоку определения знака 5 напряжения с требуемым сдвигом фазы.

Генератор импульсов 12 служит для генерации импульсов высокой частотьг, которые регистрируются реверсивным счетчиком импульсов, и управления преобразователем компенсирующего напряжения.

Измеряемое синусоидальное напряжение Ux подается на вход фазосдвигающих блоков 10 и на сравнивающее устройство 3 через выпрямительный блок 4, на другой вход

блока 3 подается ступенчатое напряжение f/K. вырабатываемое преобразователем компенсирующего напряжения 1.

Устройство управления 6 выдает в момент времени о (фиг. 3) сигнал, который приводит схему в исходное состояние, сбрасывая все разряды реверсивного счетчика импульсов и открывая блок совпадения 11 для подачи на вход блока 5 напряжение с нулевым сдвигом фаз U ().

В момент ti, когда U 0, блок определения знака 5 выдает импульс, который йоступает только в устройство управления. По этому импульсу устройство управлений открывает ключи 8 в старшие разряды счетчика, отключает от входа блока 5 напряжение , и подключает через другой блок совпадения 11 напряжение (/е с фазосдвигающего блока, выполняющего сдвиг на величину ф1.

Первая ступенька напряжения UK поступает в сравнивающее устройство 3 в момент ti, когда напряжение UB становится больше нуля. Так как UB , выполняется условие Ux UK, и сравнивающее устройство 3 запускает генератор импульсов 12, импульсы от которого поступают в старщие разряды счетчика 2. В этом случае ПКН вырабатывает ступеньки максимальной величины Д {/макс. После поступления одного импульса от генератора в счетчик условие lJs UK не выполняется, и генератор импульсов прекращает генерацию до момента, когда условие будет выполнено. В этот момент в счетчик поступает еще один импульс от генератора. Процесс нарастания UK максимальными шагами будет продолжаться до момента 4, когда напряжение на входе блока 5 , со сдвигом фазы ф станет равным нулю. В этот момент блок 5 выдает импульс, который поступает через открытый ключ 8 старших разрядов счетчика на вычитание, в результате чего напряжение UK уменьшается на Л /максЭтот же импульс поступает в устройство управления, по которому устройство управления закрывает ключи старших разрядов счетчика и отключает напряжение U ср, Затем к блоку 5 подается напряжение с фазосдвигающего блока, на выходе которого сдвиг фазы равен ф2 фь открываются ключи 8 и 7 для пропускания импульсов в средние разряды счетчика. В момент переключения разрядов счетчика напряжение Ux UK, поэтому со сравнивающего устройства на генератор поступает сигнал запуска. Импульсы с генератора поступают в средние разряды счетчика на суммирую щий вход.

Напряжение t/к растёт скачками, соответствующими средним разрядам счетчика, до момента /з, когда U, 0. В. этот момент блок выдает импульс в счетчик для считывания в средние разряды,.и в устройство управления для переключений. Устройство управления аналогичным образом открыва-ет ключи и младшие разряды счетчика и ключ для подачи U,-, на вход блока 5. Сдвиг фаз фз ф2 выбирается равным 90°+Д ф. Процесс преобразования с увеличением UK шагами младших разрядов про должается до момента t, когда мгновенное значение U у, станет равным нулю. В этот момент блок 5 выдает импульс на считывание кода.

Фермула изобретения

1.Преобразователь амплитуды синусоидального напряжения в код, содержащий сравнивающее устройство, первый вход которого соединен с выходом преобразователя компенсирующего напряжения, входы которого соединены с выходами реверсивного сетчика, ко входам разрядов которого через соответствующие ключи сложения и вычитания подключены выходы устройства управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок определения знака и выпрямительный блок, входы которых соединены со входной шиной, выход выпрямительного блока соединен со вторым входом сравнивающего устройства, выход которого соединен с управляющими входами ключей сложения, а выход блока определения знака подключен к управляющим входам ключей вычитания и входу устройства управления.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введены фазосдвигающие блоки и блоки совпадения, первые входы последних соединены с выходами устройства управления, вторые входы - с выходами соответствующих включенных последовательно фазосдвигающих блоков, первый из которых подключен ко входной шине, выходы блоков совпадения соединены со входом блока определения знака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы, 1973, с. 224-225.

2.Полупроводниковые кодирующие и декодирующие преобразователи, под ред. В. Б. Смолова, 1967, с. 146-147, рис. 2-13 (прототип).