Устройство для преобразования напряжения в цифровой код Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при разработке цифровых вольтметров. Известно устройство для преобразования напряжения в цифровой код, которое содержит элемент сравнения, генератор пилообразного напряжения, генератор образцовой частоты и блок управления 1. Недостаток известного устройства низкая точность время-импульсного кодирования. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является цифровой вольтметр с время-импульсным преобразованием, содержащий входной усилитель, схему сравнения, электронный ключ, генератор пилообразного напряжения, генератор счетных импульсов, триггер начала измере НИН, счетчик импульсов и цифровой индикатор 2. .Однако указанное устройства также имеет низкую точность, так как часто та генератора счетных импульсов огра ничена и погрешность измерения существенно возрастает при уменьшении абсолютного значения измеряемого напряжения. Целью изобретения является повышение точности измерения. Для достижения цели в устройство для преобразования напряжения в цифровой код, содержащее нуль-орган, первый вход которого подключен к генератору пилообразного напряжения, второй - к входной шине, генератор опорной частоты, выход которого подключен через ключ к счетчику импульс.ов, триггер начсша измерений, выход которого соединен с управляющими входами ключа и генератора пилообразного напряжения, введены дополнительные нуль-орган, генератор пилообразного напряжения и триггер управления, причем вход дополнительного генератора пилообразного напряжения подключен к выходу триггера управления, а выход - ко входу дополнительного нульоргана, другой вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - со входами установки в нуль триггеров начала измерения и управления, входы установки, в единицу которых подключены соответственно к управляющему входу устройства и к вьлходу нуль-органа. На Фиг.i приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство состоит из триггера 1 управления, триггера 2 начала измерения, генератора 3 образцовой частоты, генераторов 4 и 5 пилообразного напряжения, нуль-органов 6 и 7, электронного ключа 8, счетчика 9 импульсов .

Входы установки триггеров 1 и 2 в нулевое состояние объединены и подключены к выходу нуль-органа 7, а вход установки триггера 1 в единичное состояние подключен к выходу нуль-органа б, на один вход которого подается измеряемое напряжение U , а другой объединен с одним из входов нуль-органа 7 и подсоединен к выходу генератора 5 пилообразного напряжения, вход которого объединен со входом ключа 8 и подключен к выходу триггера 2.

Кроме того, выход генератора 4 пилообразного напряжения соединен со входом нуль-органа 7, а вход - с выходом триггера 1 управления. Выход генератора 3 образцовой частоты подсоединен ко второму входу ключа 8, выход которого имеет связь со входом счетчика 9.

Устройство работает следуквдим образом. .

Перед началом измерения триггеры 1 и 2 находятся в состоянии О, генераторы 4 и 5 отключены. В момент времени t по приходу сигнала управления, разрешакяцего измерение, с помощью триггера 2 начала измерения запускают генератор 5 пилообразного напряжения, который формирует напряжение Up( (фиг. 2) с наклоном К. Одновременно выходным сигналом триггера 2 открывается ключ 8 и счетчик 9 подсчитывает количество импульсов, прошедших через ключ 8 от генератора 3 образцовой частоты.

Измеряемое найряжение Uy (фиг.2) и пилообразное напряжение Од постоянно сравниваются нуль-органом б.

В момент t,, равенства напряжений и у и UQ нуль-орган б с помощью триггера 1 управления запускает вспомогательный генератор 4 пилообразного напряжения, который формирует напряжение Uj (фиг.2) с наклоном К, причем К,. К;,.

Пилообразные напряжения U и U, постоянно сравниваются нуль-органом 7, который фиксирует момент t их равенства. В момент времени t выходным сигналом нуль-органа 7 триггеры 1 и 2 устанавливаиотся в исходное состояние, ключ 8 закрывается, прекращается подсчет импульсов, вырабатываемых генератором 3.

Число импульсов N , зафиксиро- , ванное счетчиком 9, считают как циф-, ровой результат измерения. На этом цикл измерения заканчивается.

Легко показать, что числов N пропорционально измеряемому электрическому напряжению и определяется выражением:

Кг f сч

и

N,

Ka(

X t

де ff., частота следования счетныЗГ

Сч импульсов.

Повьяцение точности при измерении достигается за счет дополнительного масштабного преобразования временного интервала, пропорционального измеряемому напряжению. При этом не требуется увеличения частоты следования счетных импульсов и, следовательно, повышения быстродействия счетчика.

Наиболее эффективно применение устройства для измерения малых значений напряжений.

Формула изобретения

Устройство для преобразования напряжения в цифровой код, содержащее нуль-орган, первый вход которого подключен к генератору пилообразного напряжения, второй - к входной шине, генератор опорной частоты, выход которого подключен через ключ к счетчику импульсов, триггер начала измерений, выход которого соединен с управляющими входами ключа и генератора пилообразного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительные нуль-орган, генератор пилообразного напряжения и триггер управления, причем вход дополнительного генератора пилообразного напряжения подключен к выходу триггера управления, а выход - ко .входу дополнительного нуль-органа, другой вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - со входами установки в нуль триггеров начала измерения и управления, входы установки, в единицу которых подключены cooTBeilcTBeHHO к управляющему входу:устройства и к выходу нуль-органа.

Источники инфop 4aции, |1ринятые во внимание при экспертизе

2.Атамалян Э.Г. и др. Методы и средства измерения электрических ве личин. М., Высшая школа, 1974, с.90, рис.3-30.