Преобразователь амплитуды переменного напряжения в цифровой код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/02 

третьего ключа, второй вход ко торого соединен с первым входо первого ключа, а выхоп подключен к входам сложения и второго реверсивного счетчиков, входы обнуления которых соединены с первым выходом блока запуска, вторым выходом подключенного к входу генератора изменяющегося напряжения, а выхо ды реверсивных счетчиков соответственно подключены к первому и втором входам множительно-делительного блок На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя амплитуды переменного напряжения в цифровой код на фиг.2 - диаграмма, поясняющая работу преобразователя. Преобразователь содержит входную шину, соединенную с блоком 1 запуска и с вторыми входами компараторов 2 и 3, причем первый выход блока 1 запуска соединен с генератором 4 изменяющегося напряжения, выходы которого подключены к первым входам компараторов 2 и 3. Вход ключа 5 соединен с выходом ком паратора 2, а входы ключей б и 7 соединены с выходом компаратора 3, Выходы генератора 8 импульсов соеди нень с информационными входами ключей 5,6 и 7. Выход ключа 5 соединен с суммирующими входами реверсивных счетчиков 9 и 10, выходы ключей 6 и 7 подключены соответственно к вычитающим входам реверсивных счетчиков 9 и 10 . Выходы реверсивных сче чиков 9 и 10 соединены соответствен но с входами множительно-делительно го блока 11. Обнуляющие входы ревер сивных счетчиков, 9 и 10 соединены с вторым выходомблока запуска 1. Преобразователь работает следующим образом. В момент времени, когда U/e(t)0, срабатывает блок 1 запуска, который обнуляет реверсивные счетчики 9 и 10 и запускает генератор 4 изменяющегося напряжения, напряжение на двух выходах которого начинает возрастать с различной скоростью. В следующий момент времени открываютс ключи 5,6 и 7 и импульсы с генератора 8 импульсов поступают на входы реверсивных счетчиков 9 и 10, причем состояние реверсивного счетчика 9 не изменяется, так как частоты следования импульсов по сложению и вычитанию равны о , а состояние реверсивного счетчика 10 изменяется, так как на вычитающий вход поступают импульсы с частотой fg/2, а на суммирующий вход - с частотой fда. Ключи 5,6 и 7 из условий функци онирования реверсивных счетчиков 9 и 10 должны формировать инверсные синфазные выходные сигналы. Однако состояние счетчиков 9 и 10 изменяет ся на +1 по переднему фронту иМпуль са с ключа 5, и на -1 по заднему фронту импульсов с ключей 6 и 7. Таким образом, сигналы на суммирующий и вычитающий входы счетчиков 9 и 10 поступают не одновременно, а раздельно, через время, определ емое длительностью импульса f. В момент равенства входного напряжения и напряжения на первом выходе генератора изменяющегося напряжения срабатывает компаратор 3. Сигнал компаратора 3 закрывает ключи 6 и 7. Состояние реверйивного счетчика 9 не изменяется т.е. , В реверсивном счетчике 10 записано число N ,пропорциональное величине 0,5t, так как на его суммирующий вход поступают импульсы с частотой .. , а на вычитающий - с частотой в/2. В момент равенства входного напряжения и напряжения во втором выходе генератора измеияющегося напряжения 4 срабатывает компаратор 2, Сигнал с компаратора 2 закрывает ключ 5. В реверсивном счетчике 9 записано.число N,, пропорциональное разности времени t и t , т.е. 3 K( где t момент равенства входного напряжения и напряжения на первом выходе генератора измеияющегося напряжения;t, - момент равенства входного напряжения и напряжения на втором выходе генератора изменяющегося напряжения; К - коэффициент пропорциональности. в реверсивном счетчике 10 записано число yjrf пропорциональное разности времени t и О,Sty, т.е. к„( o.stp. Дальнейшее преобразование осуществляется в множительно-делительном блоке Т.1 по следующему алгоритму N(U (), (1) где N(U ) - выходной код преобразователя, пропорциональный амплитуде входного сигнала;N - код, пропорциональный разности времени t и i записанный в ревергмвном счетчике 9; N. - код, пропорциональный разности времени t и 0,5t, записанный в ре. версивном счетчике 10. Производится фиксация двух мгновенных значений измеряемого напряжения, временной интервал между которыми задается различными коэффициентами крутизны характеристики на выходах генератора изменяющегося напряжения, и сравнение их с напряжением этого генератора. Таким образом, в результате преобразования на выходе множительноделительного блока 1 будет код, пропорциональный амплитуде входного сигнала. При переходе через О измеряемого напряжения реверсивные счетчики 9 и 10 обнуляются по сигналу блока запуска 1. Кроме того, блок запуска 1 переключает направление нарастания напряжения на выходах генератора изменяющегося напряжения на противоположное, что обеспечивает повторяющий ся цикл измерения амплитуды другой полярности. Предлагаекый преобразователь амплитуды переменного напряжения в цифровой код позволяет сократить время преобразования до времени мень шего, чем половина периода входного сигнала, так как определение кодов, пропорциональных разности времен t 41 .t., t,и 0,51 меньше fn/2, где, Т, - период входного сигнала , а вычислительные операции выполняются в дискретном множительно-делительном блоке с высоким быстродействием. Это позволяет в 2h раз повысить йлстродействие по сравнению с известным устройством, где п - число периодов входного сигнала, необходимлх для формирования вспомогательного на пряжения, амплитуда которого принимается за амплитуду измеряемого напряжения. Кроме того, предлагаемый преобра зователь позволяет измерять амплитуду переменного напряжения неизвестной частоты, повысить точность преобразования благодаря введению памяти на дискретных элементах.. Формула изобретения Преобразователь амплитуды переменного напряжения в цифровой код, содержащий блок запуска, вход которого соединен с входной шиной, генератор изменяющегося напряжения,первнй и второй выходы которого соответственно подключены к первым входам первого и второго компараторов, а первый и второй выходы генератора импульсов соответственно соединены с первь1ми входами первого и второго ключей, отличающийс я тем, что, с целью увеличения быстродействия и пов.ышения точности преобразования, введены третий ключ, первый и второй реверсивные счетчики и множительно-делительный блок, причем вторые входы компараторов соединены с входной шиной, выход .первого компаратора подключен к вторым входам первого и второго ключей, выхода1ми подключенных к входам вычитания соответственно первого и второго реверсивных счетчиков, выход второго компаратора подключен к первому входу третьего ключа, второй вход которого соединен с первым входом первого ключа, а выход noAKJm4eH к входам сложения первого и второго реверсивного счетчиков, входы обнуления которых соединены с первым выходом блока запуска, вторым выхо дом подключенного к входу генератора .изменяющегося напряжения, а выходы реверсивных счетчиков соответственно подключены к первому и второму входсМ множительно-делительного блока. Источникиинформации, принятые во .внимание при экспертизе 1. Приборы и техника эксперимента, 1974, 6, 0.95. 2.Авторское свидетельство СССР 538304, кл.С 01 R 19/04, 06.06.74.

игЩ

ичи

/Urlttl