Преобразователь переменного напряжения в код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к электричес ким измерениям в диапазонах инфранизких и звуковых частот и может использоваться при экспериментальном определении амплитудно-фазовых частотных характеристик четырехполюсников, при акустических измерениях, исследованиях в системах автоматического, управления и регистрирования, в геофизике, биофизике и т.д., в частности при преобразовании в цифровой код средневыпрямленного значения переменного напряжения. Известны цифровые приборы и преобразователи с промежуточным превращением входной величины в пропорциональное ей приращение частоты импульс ной последовательности. Характеристики получаемого при этом потока импуль сов, связанные с соответствующими параметрами сигнала, находят ;путем подсчета по определенному алгоритму числа импульсов за фиксированный интервал времени с помощью суммирующего счетчика импульсов или реверсивного счетчика, управляемого опорным напряжением или входным сигналом Tl. Недостаток подобных преобразователей - сложность, обусловленная наличием микропроцессорного устройства обработки промежуточных результатов измерений. Известен преобразователь переменного напряжения в код, содержащий последовательно соединенные запоминающее устройство, преобразователь код-аналог, измерительный частотный преобразователь и смеситель частоты, а также суммирующий счетчик импульсов, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом запоминающего устройства, реверсивный счетчик импульсов, входы которого подключены к выходам измерительного частотного преобразователя и генератора, подклоченного к второму входу смесителя частоты t2l. 94 Это устройство имеет недостаток малое быстродействие из-за наличия инерционной астатической системы автоматической подстройки центральной частоты lUjj измepитeльнoгc частотного преобразователя. Система подстройки уменьшает разность частот uJg - и) где ш - частота автогенератора, до уровня- ( « LO l(- -lir за m -«-6nt tOg-WlJ периодов обрабатываемого сигнала. Здесь -jp - коэффициент передачи цепи из последовательно соединенных преобразователя код-аналог и измеритель ного частотного преобразователя (ИЧП девиация частоты ИЧП и Я част та обрабатываемого напряжения. Цель изобретения - увеличение быс родействия. Для этого в преобразователь переменного напряжения в код,- содержащий последовательно соединенные запомина щее устройство, преобразователь коданалог, измерительный частотный преобразователь и. смеситель частоты, а также суммирующий счетчик импульсов, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом запоминаю щего устройства, реверсивный счетчик импульсов, входы которого подключены к выходам измерительного частотного преобразователя и генератора, подклю ченного к второму входу смесителя частоты, введены клапан и цифровой аттенюатор, включенный между выходом реверсивного счетчика импульсов и вх дом запоминающего устройства, причем выходы блока управления подклочены к управляющему входу цифрового аттенюатора, входу Сброс реверсивного сметчика импульсов и управляющему входу клапана, через который выход смесителя частоты соединен с входом суммирующего счетчика импульсов. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - эпюры, иллюстрирующие его работу. Преобразователь включает вход 1, преобразователь 2 код-аналог (ПКА), измерительный частотный преобразователь (ИЧП) 3 смеситель t частоты; клапан 5 суммирующий счетчик 6 импульсов (СИ), выход преобразователя 7, цифровой аттенюатор 8, реверсивный счетчик импульсов (РСИ) 9, генератор 10, блок 11 управления. запоминающее устройство (ЗУ) 12. На эпюре 1-3 (фиг. 2)представлена временная зависимость коэффициента передачи K(t) цифрового аттенюатора, на эпюре Т - сигнал управления клапана 5. который пропускает импульсную последовательность, с выхода смесител-я частоты к счетчику 6, если управляющий потенциал (эпюра 1 ) отличен от нуля. В исходном состоянии (при по эпюрам фиг. 2) счетчики импульсов установлены, в нуль. Koэффиц eнт передачи аттенюатора и выходное напряжение ПКА равнь нуло, в ЗУ записан код нуля, а СИ отключен от смесителя частоты. На вход Сброс РСИ от блока управления подается импульсная последовательность .с периодом «С , равным, например, периоду обрабатываемого сигнала: t 2Н, где Q - частота преобразуемого напряжения. Генератор 10 вырабат.ь1вает синусоидальный сигнал с частотой U) . Входное напряжение устройства с помощью ИЧП преобразуется в поток импульсов с частотой (t) , где Шд и k соответственно центральная частота и крутизна модуляционной характеристики ИЧП., и ( - амплитуда обрабатываемого напряжения и о вечающая ей девиация частоты ИЧП. При t - О начинается первый такт работы устройства, В течение интервала времени (а, 23Т/Й t) величина K(t)0 и РСИ накапливает результат N (iCg-u) )ft. Затем код передается в .ЗУ, превращается с помощью ПКА в постоянное напряжение и соответствующим образом сдвигает центральную частоту ИЧП, после чего за второй такт (при t 4 t 2ГО вРСИ фиксируется код О -гз-) И Л где «jp , как и прежде, - коэффициент передачи цепи из последовательно соединенных ПКА и ИЧП. После окончания второго такта постоянная составляйщая частоты ИЧП и частота генератора должны быть связаны соотношением о-|-0-|-к)К--) Если влияние нестабильности коэффициента передачи дГ на смещение цен ральной частоты у()С2 минимально,то в результате получаем систему из двух уравнений с двумя неизвестны ми -jf/S и К: И-Н-МЧ отсюда К 0,25, Т/й 2, Таким образом, в течение третьего такта (.при t цент|эальная частота ИЧП равна частоте автогенера тора. Смеситель частоты с помощью клапана 5 управляемого потенциалом на эпюре 1 (фиг. 2) подклочается к счетчику импульсов 6, который за вре мя 2Ji/Q. накапливает код N 2uJ,/J пропорциональный искомому средневыпрямленному значен1«) переменного напряжения. Погрешность преобразования- «У в данном случае возникает из-за температурной и временной нестабильности Ak крутизны k модуляционной характеристики ИЧП, что ведет к изменению коэффициента передачи прямой цепи преобразования и смещению с/. частоты и) относительно частоты сх) автогенератора. Первая составляющая погрешности учитывается при калибров ке устройства, вторая компонента пренебрежимо мала в сравнении с первой. Если uk « k, то -(u)) (f; ) Предшженный пре разователь сред невыпрямленного значения переменного напряжения в код позволяет искомую информацию получить в течение трех периодов обрабатываемого сигнала против, например, 13 периодов, необ-ходимых для нормального функционирования известного. Увеличение быстродействия достигается превращением астатической системы автоматической подстройки центральной частоты ИЧП в статическую систему путем создания входа Сброс и РСИ и подключения этого входа к блоку управления для периодического стирания содержимого РСИ. Установка между РСИ и ЗУ цифрового аттенюатора с изменяемым воёремени. коэффициентом передачи и включения между смесителем частоты и суммирующим счетчиЛсэм импульсов нового узлаклапана, который подключает СИ к смесителю только в течение третьего такта работы устройства, увеличивают быстродействие предлагаемого устройства. Формула изобретения Преобразователь переменного напряжения в код, содержащий последователь но соединенные запоминающее устройство, преобразователь код-аналог, измерительный частотный преобразователь и смеситель частоты, а также суммирую щий счетчик импульсов, блок управления, выход которого соединен с управлш}Щ|«4 входом запоминающего устройства, реверсивный счетчик импульсов, входы которого подключены к выходам измерительного частотного преобразователя и генератора, подключенного к второму входу смесителя частоты, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в не-, го введены клапан и цифровой аттенюатор, включенный между выходом ревер- сивного счетчика импульсов и входом запоминающего устройства, причем вы°Я управления подключены к управляющему входу цифрового аттенюа ора. Входу Сброс реверсивного счетчика импульсов и управляющему входу клапана, через который выход смесите « стоты соединен с входом суммирующего счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание при эскпертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке W 2 870 Й8/18-21, кя. Н 03 К 13/20, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР W , кл. Н 03 К 13/02, 1977 (прототип).

Ult)