Преобразователь периода следования импульсов в напряжение Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

154) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРИОДА СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСЮВ В НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к электрическим измерительным преобразователям и может быть применено в автоматизированных системах управления и контроля, электромедицинской аппарату Известен преобразователь периода следования импульсов в напряжение, .содержащий входной счетный триггер, аналоговый сумматор и два канала формирования линейно изменякнцегося напряжения, каждалй из которых содержит источник разнодолряного эталонного напряжения, соединенный через ключ со входом интегратора- с компенсатором постоянной составляющей, кроме того, в каждай канал формиров ния линейно изменякадегося напряжения введены счетный триггер, выход которого подключен к управляющему вход кш9ча, и инвертор, вход которого под ключен к выходу интегратора, причем выходы интегратора и инвертора каждого канала соединены через диоды со входами аналогового сумматораJ а входы счетных триггеров обоих каналов подключены к выходам входного /счетного триггера Cl 3. Недостатком этого преобразователя является невысокая точность преобразования. Известен также преобразователь периода следования импульсов в напряжение, содержащий источник разнополярного эталонного напряжения, аналоговый сумматор, первый и второй триггеры управления, входной счетный триггер, счетный вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а нулевой и единичный выходы подключены соответственно к ; счетным входам триггеров управления, первый и второй каналы форглирования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым ключом в цепи обратной связи и вторым ключом, включеннь1м между входом интегратора и источником разнополярного эталонного напряжения, а выходы интеграторов подключены к первому и второму входам аналогового; су в«атора С2. Однако такой преобразователь имеет пониженную точность преобразования, так как конечное время, необходимое для возврата состояния интегратора к нулевому уровню, вычитается из преобразуемого периода. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Указанная цель достигается тем, что в известный преобразователь периода следования импульсов в нап,ряжение, содержащий источник разнополярного эталонного напр зжения, аналогоэый сумматор, первый и второй триггеры управления:, входной сче ный триггер, счетный вход которого соединен с входной ииной преобразова теля, а нулевой и е;ляничный выходы подключены соответственно к счетным входам триггеровуправления, первый и второй каналы формирования ли нейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым ключом в цепи обратной связи и вторым ключом, включенным между входом интегратора и источником разнополярного эталонного напряжения, а.выходы интеграторов соответ ственно подключены к первому и второ му входам аналогового сумйатора, вве дены третий и четвертый каналы форми рования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым ключом в цепи обратной связи и с вторым ключом, включенным между входом интегратора и вторым ключом, включенным между входом интегратора и источником . разнополярного эталонного напряжения, причем единичныйвыход входного счетного триггера соединен с управляюийми входами вторых ключей первого и второго каналов формирова ния линейно изменяющегося напряжения нулевой выход соединен с управляющими входами вторых ключей vTpeTbero и четвертого канешов формирования линейно изменяющегося напряжения, единичный вь1Ход первого триггера управления соедиь ен с управляющим входом первого ключа первого канала формиро вания линейно изменяющегося напряжения, нулевой выход соединен с управляющим входом первого ключа второго канала,.единичный выхрд второго три гера управления соединен с управляющим входом первого ключа третьего к нала и нулевой выход соединен с уп равляющим входом первого ключа четвертого канала, а выходы третьего и четвертого каналов соединены соответственно с третьим и четвертым вхо дами аналогового сумматора. На фиг. 1 приведена структурная электрическс1я схема предлагаемого преобразователя на фиг. 2 - времен ная диаграмма работы преобразователя. Преобразователь содержит входной триггер 1, первый триггер 2 управления, второй триггер 3 управления, входной ключ 4 первого канала форми рования линейно изменяющегося напря жения, входной ключ 5 второго канал входной ключ б третьего канала, вхо ной ключ 7 четвертого канала, ключ интегратора-первого канала, ключ 9 интегратора второго канала, ключ 10 интегратора третьего канала, ключ 11 интегратора четвертого канала, интёгратор 12 первого канала, интегратор 13 второго канала, интегратор 14 третьего канала, интегратор 15 четвертого канала, источник 16 разнополярного эталонного напряжения, аналоговый сумматор 17. На фиг. 2 показаны временные диаграммы, где UBX- входной сигнал; Ц,, J-M UjQ, IJj, U, и31 - соответственно напряжения на нулевом и единичном выходах триггеров 1, 2, 3;., U(3i 15 соответственно напряжения на выходах элементов 12-15. Ключи 4 и 8 и и интегратор 12 бразуют первый канал формирования линейно изменяющегося напряжения. Аналогичный канал образован соответственно элементами 5, 9, 13, а также 6, 10, 14 и 7, 11, 15. Счетный вход триггера 1 соединен входной Шиной преобразователя,, единичный выход триггера 1 соединен с управляющими входами ключей 4, 5 первого и второго каналов формирования линейно изменяющегося напряжения и со счетным входом первого триггера 2 управления, а нулевой выход соединен с управляющими входами ключей б и 7 третьего и четвертого каналов формирования линейно изменякнцегося напряжения и со счетным входом второго триггера 2 управления. Входы ключей 4, б, 7, 5 соединены с источником разнополяркого эталонного напряжения 16, выход ключа 4 соединен с входом интегратора 12 первого канала, выход ключа 5 соединен с входом интегратора 13 второго канала, выход ключа б соединен с входом интегратора 15 третьего канала, выход ключа 7 соединен с входом интегратора 15 четвертого канала, ключи 8, 9 10, 11 включены соответственно в цепи обратных связей интеграторов 12, 13, 14, 15. Единичный выход первого триггера 2 управления соединен с управляющим входом ключа 8 первого канала, а нулевой выход соединен с управляющим входом ключа 9 второго канала. Аналогично, единичный выход второго триггера 3 управления соеде1нен с управляющим входом ключа 10 третьего канала, а нулевой выход соединен с. управляющим входом ключа 11 четвертого канала, одновременно выходы интеграторов 12, 15 первого, второго, третьего и четвертого каналов соединены со входами аналогового сумматора 17. Работает сумматор следующим образом. , На счетный вход триггера 1 поступает преобразуемый сигнал (Uex ) переключает его и преобразует на его выходе в сигнал прямоугольной формы. Полученные прямоугольные .импульсы (и) с единичного выхода три гера 1 поступают на счетный вход первого триггера 2 управления и переключают его. Одновременно эти же импульсы поступают на управляющие входы ключей 4, 5 первого и второго каналов формирования линейно изменяющегося напряжения. Эти ключи поп ременно подключают к входам интегра торов 12, 13 входные эталонные разнополярные напряжения. В результате интегрирования полученных прямоугол ных импульсов на выходах интеграторов 12, 13 получается напряжение треугольной формы ( -ib На выходе каждого интегратора 12 13 напряжение в течение полупериода управлякяцих импульсов (U) линейно нарастает от нуля домаксимального значения пропорционально длите ности входного импульса и линейно уменьшается от максимального значения вновь до нуля в течение второго полупериода. I Под действием управляющих импуль сов lUjp, Uj,, , полученных от первого триггера 2 управления, открываются П9переменно на время, равное длительности периода импульсов от тригге ра 1 (и) , ключи 8 или 9, включенны в обратную связь интеграторов 12, 13 первого и второго каналов. Если открыт ключ 8, то напряжение на .выходе интегратора 12 равно нулю в течение времени, равного длительности периода импульсов на выходе триггера 1 (U). В этот же период времени ключ 9 закрыт и напряжение на выходе интегратора 13 линейно изменяется как описано выше () При переключении первого триггера 2 управления ключ 8 закрывается, а ключ 9 открывается, при этом на интегратора 13 в течение времени, равного периоду следования импульсов от триггера, напряжение 1 (Щ) равно нулю, а на выходе интегратора 12 оно линейно нарастает от нуля до максимального значения (), затем при переключении входных ключей 4, 5 знак входного напряжения интеграторов 12, 13 линейно изменяется на обратный и выхо ное напряжение интеграторов 12, 13 линейно уменьшается вновь до нуля Аналогично работают третий и чет вертый каналы формирования линейно изменяющегося напряжения ыа интеграторах 14, 15, но с соответствующим временным сдвигом, которое обес печивается триггером 1, ртррым триг гером 3 управления и ключами 6, 7, -W. 11. Свыхода каждого интегратора 1215 четыре сигнала линейно изменяющегося напряжения, имеющие соответствующий временной сдвиг ( 5 поступают на входы аналогового сумматора 17. В результате суммировсшия этих сигналов на выходе аналогового сумматора 17 образуется сигнал в виде постоянного напряжения {Щ-,) , величина которого равна амплитуде ли- нейно изменяющихся напряжений ( т.е. пропорциональна периоду следования входных импульсов (Ogy) . Таким образом, в предлагаемом преобразователе линейно изменяющееся напряжение каждого канала начинает нарастать от .нулевого уровня, а ключи возврата интеграторов к нулевому уровню находятся в замкнутом состоянии в течении достаточно длительного интервала времени. В результате этого повыцгается точность прео бр аз о в ания. Формула изобретения Преобразователь периода следования импульсов в напряжение, содержащий источник разнополярного эталонного напряжения, аналоговый сумматор, первый и второй триггеры уп- равления, входной счетный триггер, счетный вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а нулевой и единичный выходы подключены соответственно к счетным входам триггеров управления, первый и второй каналы формирования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым ключом в цепи обратной связи и вторым ключом, включенным между входом интегратора и источником разнополярного. эталонного напряжения, а выходы интеграторов соответственно подключены к первому и второму входам аналогового сумматора, отличающий ся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены третий и четвертый каналы формирования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым ключом в цепи обратной связи и с вторым ключом, включенным между входом интегратора и источником разнополярного эталонного напряжения, причем единичный выход входного счетного триггера соединен с управляющими входами вторых ключей первого, и второго каналов формирования линейно изменяющегося напряжения, нуевой выход соединен с управляющими входами вторых ключей третьего и етвертого каналов формирования линейо изменяющегося напряжения, единичый выход первого триггера управления соединен с управляющим входом первого ключа первого канала формирования линейно изменяющегося напряжения, нулевой выход соединен с управляющим входом первого ключа второго канала, единичный вьДход второго триг гера управления соединен с управляющим входом первого ключа третьего канала и нулевой выход соединен с управлякадим входом первого ключа четвертого канала, а ВЕЛХОДЫ третьего и четвертого каналов соединены соответственно с третьим и четвертым входами аналогового сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 782143, кл. Н 03 К 9/06, 11.01.79 (прототип).