Преобразователь аналоговых сигналов во временной интервал Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ

1

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике.

Известны преобразователи аналоговых сигналов во временной интервал, содержащие интегратор, схему сравнения, блок управления, триггер, входной переключатель и ключ 1 .

Основным недостатком известных устройств является ограниченная функциональная возможность (преобразование только напряжения постоянного тока).

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь напряжения во временной интервал, содержащий входной переключатель, первый вход которого соединен со входной .клеммой, элемент сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера и через ключ - с первым входом интегратора, блок управления 2.

Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, которое определяется постоянной времени интегратора, и наличие зоны нечувствительности вблизи нулевого уровня входных сигналов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь аналоговых сигналов во временной интервал, содержащий входной переключатель, первый вход которого соединен со входной клеммой, элемент сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера и через ключ с первым входом интегратора, блок управления, введены делители напряжения, линия задержки, усилитель-инвертор л формирователь запуска, че,Q рез который входная клемма соединена со входом блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, через линию задержки с вторым входом триггера и с управляющим входом переключателя, второй вход которого через первый делитель напряжения и усилитель-инвертор подключен к выходу элемента сравнения и второму входу интегратора, выход которого через второй делитель напряжен1 я соединен со вторым входом элемента сравнения.

20 На фиг 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь аналоговых сигналов во временной интервал содержит входной переключатель 1, формирователь 2 запуска. делители 3 и 4 напряжения, элемент 5 сравнения, триггер 6, усилитель-инвертор 7, линию 8 задержки, блок 9 управления, ключ 10, интегратор 11, содержащий резистор 12, конденсатор 13 и усилитель 14. В исходном состоянии входной переключатель 1 находится в положении а, а ключ 10 замкнут и напряжение входного сигнала поступает на один из входов элемента 5 сравнения, входное напряжение которой через ключ 10 заряжает конденсатор 13 интегратора до величины равной UHHT. вхК, где /С - коэффициент деления делителя 4. Следовательно, на втором входе элемента сравнения отслеживается входное напряжение. Время отслеживания входного напряжения определяется выходным сопротивлением элемента сравнения, сопротивлением ключа 10 и величиной конденсатора 13. Отслеживание входного напряжения на втором входе элемента сравнения происходит при любой полярности входного напряжения. При измерении постоянного напряжения по сигналу с блока управления входной переключатель 1 устанавливается в положение б, а ключ 10 размыкается. Выходное напряжение элемента 5 сравнения резко возрастает до стабилизированного уровня, полярность которого зависит от полярности входного напряжения. Выходное напряжение элемента 5 сравнения поступает на -вход интегратора и на вход усилителя-инвертора 7, который на входе элемента 5 сравнения обеспечивает смещение противоположной полярности входного напряжения. Величина данного смещения выбирается равной зоне нечувствительности вблизи нулевого уровня входного напряжения. Величина данного смещения компенсируется линией 8 задержки, которая устанавливает триггер 6 в единичное состояние. При этом, на выходе триггера формируется начало импульса, пропорционального преобразуемому сигналу: Стабилизированное напряжение элемента 5 сравнения через резистор 12 разряжает конденсатор 13 интегратора 11 до уровня напряжения смещения, и в момент равенства выходного напряжения делителей 3 и 4 срабатывает, элемент 5 сравнения и триггер 6 устанавливается в исходное состояние. Длительность выходного импульса триггера пропорциональна преобразуемому напряжению и определяется выражением где RC - постоянная времени интегратора; УОП - величинастабилизированного уровня схемы сравнения. После срабатывания элемента сравнения входной переключатель 1 и ключ 10 устанавливаются в исходное состояние. При измерении амплитуды импульсных сигналов формирователь 2 в момент окончания входного импульсного сигнала выдает импульс на блок управления, и работа преобразователя происходит аналогично, как при преобразовании постоянного напряжения. Минимальная длительность входных импульсов ограничивается, в основном, переходными процессами в интеграторе, т.е. постоянной времени интегратора в момент отслеживания входного сигнала. При измерении амплитуды синусоидальных переменных напряжений формирователь 2 выдает запускающий импульс через время, равное -|- после перехода входного напряжения через нуль. Данное устройство можно также использовать для преобразований синфазной и квадратурной составляющих напряжений различных электрических цепей, для этого необходимо измеряемый сигнал подавать на вход входного переклю ателя, а опорный сигнал - на вход формирователя. При формировании запускающего импульса в момент перехода опорного напряжения через нуль преобразователь преобразует во временной интервал квадратную составляющую и при формировании апускающих импульсов в момент Ч -S- синфазную составляющую. Формула изобретения Преобразователь аналоговых сигналов во временной интервал, содержащий входной переключатель, первый вход которого соединен со входной клеммой, элемент сравнения, выход которого соединен с первым входом .триггера и через ключ с первым входом интегратора, блок управления, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, в него введены делители напряжения, линия задержки, усилитель-инвертор и формирователь запуска, через который входная клемма соединена со входом блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, через линию задержки со вторым входом триггера и с управляющим входом переключателя, второй вход которого через первый делитель напряжения и усилитель-инвертор подключен к выходу элемента сравнения и второму входу интегратора, выход которого через второй делитель напряжения соединен со вторым входом элемента сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 411630, кл. Н 03 К 13/20, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 720717, кл. Н 03 К 13/20, 1979 (прототип).

flpeefjoffjff/ffMf ffpee pffso oHi/e ffff /yjf e/fe/jf jife/fv f7ffC/77Ojrf///fffO I /7e/7e e /ffffo /T ff/fff

ff