Функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

(5М) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике.

Известны функциональные преобразователи, построенные на базе интеграторов II .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является функциональный преобразователь, содержащий первый и второй интеграторы, блок сброса, компаратор знака, , первый блок сравнения, первый триггер, первый переключатель, переключаемый источник образцовых напряжений, генератор .тактовых импульсов, второй переключатель, второй блок сравнения и второй триггер 2.

Недостатками известного устройства являются низкая точность преобразования за счет наличия коммутирующих элементов в цепи преобразуемого напряжения и низкое входное сопротивление из-за шунтирующего влияния второго интегратора в течение информативного интервала времени.

Цель изобретения - повышение точности пр1еобразоваиия и увеличение входного сопротивления функционального преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый интегратор, первый сигнальный вход которого является входом функционального преобразователя, а ,

10 второй подключен через первый переключате ь к выходу источника образцовых напряжений, блок сравнения и первый триггер, другой вход которого соединен с выходом генераtsтора тактовых импульсов, а выход является первым выходом функционального преобразователя и подключен к управт ляющим входам первого и второго переключателей и первому управляющему вхомду блока сброса, второй управляющий вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, соединенным с первым входом второго триггера, а 3 выход подключен ко входу сброса второго интегратора, соединенного сигнальным входом с выходом источника образцовых напряжений, первый управляющий вход которого через компаратор знака подключен к выходу первого интегратора, а второй управляющий вход связан с выходом первого блока сравнения, соединенным со вторым входом второго триггера, выход которого является вторым выходом функционального преобразователя, причем второй вход компаратора знака и первый вход второго блока сравнения со .единены с шиной нулевого потенциала введены дифференциальный операционный усилитель и два масштабных рези тора, приЦем первый масштабный резистор включен между инвертирующим входом и выходом дифференциального операционного усилителя, инвертирующий вход которого через второй масштабный резистор, а неинвертирующий непосредственно соединены соответственно с выходами первого и второго интеграторов, а выход подключен ко вторым входам первого и второго блоков сравнения и через второй переключатель соединен с общим выводом масштабных резисторов. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы преобразователя. Функциональный преобразователь содержит первый и второй интеграторы 1 и 2, блок 3 сброса, компаратор 4 знака, первый блок 5 сравнения, первый триггер 6 первый переключатель 7 переключаемый источник 8 образцовых напряжений, генератор 9 тактовых импульсов, второй переключатель 10, второй блок 11 сравнения, второй триггер 12, дифференци альный усилитель 13 постоянного тока с входным резистором 1 и резистором 15 обратной связи (масштабные резисторы). На временной диаграмме работы функционального преобразователя обозначены: 0 - форма напряжения на входной шине устройства; б - форма cv«гнала на выходе генератора 9 такто вых импульсов; Ъ форма напряжений на входах первого блока 5 сравнения; Ъ - форма сигнала на выходе первого блока 5 сравнения; Э - форма сигнала на выходе второго блока 11 сравнения е - форма напряжения на выходе пеое04клюмаёмого источника 8 образцовых напряжений. Преобразователь работает следующим образом. , Пусть на входную шину устройства подано положительное преобразуемое напряжение +Ux . В момент времени t. импульс с выхода генератора 9 тактовых импульсов вызывает срабатывание первого триггера 6, При этом первый переключатель 7 подключает положительное образцовое напряжение +Uo с выхода переключаемого источника 8 образцовых йапряжений к одному из входов первого интегратора 1. От этого же импульса с выхода первого три г™ гера 6 размыкается второй переключатель 10, а блок 3 сброса выключает-f ся. В результате выходное напряжение/ на выходе первого интегратора 1 начинает линейно возрастать со скоростью UD-UX через резистор Ц подается t на инвертирующий вход дифференцирующего усилителя 13, а напряжение на выходе второго интегратора 2 линейно убывает со скоростью- и поступает на неинвертирующий вход дифферен,циального усилителя 13В результате этого на выходе последнего напряжение начинает линейно убывать со скоростью- г- Ct - постоянная времени интеграторов 1 и 2). В момент времени tn выходные напряжения первого интегратора 1 и дифференциального усилителя 13 оказываются равными, что приводит к срабатыванию первого блока 5 сравнения. Импульс с.последнего вызывает срабатывание первого и второго триггеров 6 и 12. При этом первый переключатель 7 отключает образцовое напряжение + UQ от второго входа первого интегратора 1 . Второй переключатель 10 срабатывает и шунтирует резистор 15, в результате чего в дифференциальном усилителе 13 постоянного тока образуется стопроцентная отрицательная обратная связь. После этого выходное напряжение первого, интегратора 1 начинает линейно убывать со скоростью а выходное напряжение второго интеграторалинейно возрастать со CROfjoijya I. лппсипи t uo|jcti, I а I о uu ростью И подается на неиквертирующий вход дифференциального усилите-ля 13, в результате чего выходное напряжение последнего будет линейно возрастать со скоростью-. В момент времени t ( выходное напряжение диф59ференциального усилителя 13 достигает нуля, что приводит к срабатыванию второго блока 11 сравнения. Импульс с последнего вызывает срабатывание второго триггера 12 и блока 3 сброса В результате выходное напряжение диф ференциального усилителя 13 поддержи вается равным нулю до прихода очеред ного-тактового импульса. В момент вр мни t. вновь срабатывает первый триг гер 6 и цикл работы повторяется. При смене знака преобразуемого напряжения в предлагаемом устрой,стве происходят процессы, аналогичные процессам в изестном устройстве, приводящие к изменению знака образцового напряжения. ИнформатиБный интервал времени Т, выделяется с помощью первого триггера 6 от момента прихода тактирующего импульса до момента равенства выход;ных напряжений интеграторов 1 и 2. Информативный интервал времени Т фо мируется с помощью второго триггера 12 от момента равенства выходных напряжений интеграторов 1 и 2 до момента равенства нулю выходного напряжения второго интегратора 2. Процесс преобразования описывается слелую1 ими соотношениями: у о X .г - (т- т -«СХ- tc vT х/ . т const. f К. % 5тсюда определяют информативные интервалы времени в следующем виде: т, .Jf-T Т i Чх. иа В предлагаемом преобразователе, благодаря введению новых узлов и свя зей, устраняется шунтирующее влияние второго интегратора 2 в течение информативного интервала времени Тх что повышает входное сопротивление устройства. Кроме того, за счет ис-ключения коммутирующего элемента (пе реключатель 10) из цепи преобразуемо го напряжения точность преобразования увеличивается. Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый интегратор, первый сигнальный вход которого является вхо06дом функционального преобразователя, а второй подключен через первый переключатель к вь xoдi источника образцовых напряжений, первый блок срав-. нения и первый триггер, другой вход которого соединен с выходом генера-, тора тактовых импульсов, а выход является первым выходом функционального преобразователя и подключен к управляющим входам первого и второго переключателей и первому управляющему входу блока сброса, второй управляющий вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, соединеннь1М с первым входом второго триггера, а выход подключен ко входу сброса второго интегратора, соединенного Сигнальным входом с выходом источника образцовых напряжений, первый управляющий вход которого через компаратор знака подключен к выходу первого интегратора, а второй управляющий вход связан с выходом первого блока сравнения, соединенным со вторым входом второго триггера, выход которогс| |является вторым выходом функционального преобразователя, причем второй вход компаратора знака и первый вход второго блока сравнения соединены с шиной нулевого потенциала, отличающийся тем, мто, с целью повышения точности преобразования, в него введены дифференциальный операционный усилитель и два масштабных резистора, причем первый масштабный резистор включен между инвертирующим входом и выходом дифференциально го операционного усилителя, инвертирующий вход которого мерез второй масштабный резистор, а неиноертирующий непосредственно соединены соответственно с выходами первого и второго интеграторов, а выхбд подключен ко вторым входам первого и второго блоков сравнения и через второй переключатель соединен с общим выводом масштабных резисторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР ff 716005, кл. G 06 G 7/26, 197. 2.Авторское свидетельство СССР № 80923, кл. G 06 G 7/26, 1979 (прототип).