Преобразователь "напряжение-число импульсов

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

01463

Фь, (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1 б. 04. 80 (21) 2910628/1

К 1 э

03 К 13/20 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 28,02,83,Бюллетень М

Дата опубликования описания 28. 0

ДК 681. 325 (088.8) с

П. С. Гнедкин, В. Н. Попов и A.C. Федюксин. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИŠ— ЧИСЛО

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульс ной. технике, а именно к устройствам для аналого-цифрового преобразования напряжения в число импульсов в электронных устройствах систем

:автоматического регулирования.

Известен преобразователь напрякение — число импульсов, содержащий управляемый источник тока, подключенный через доэирующий конденсатор к нуль-органу, запоминающий конденсатор, соединенный через переключатель с источником преобразуемого напряжения, источник питания, токостабилизирующий четырехполюсник на составном транзисторе, ра= бота которого основана на разряднике запоминающего конденсатора подсчетом циклов зарядки и разрядки до. зирующего конденсатора P1).

Недостатком этого преобразователя является низкая точность преобразования из-эа большой ошибки дискретности преобразования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь напряжение — число импульсов, содержащий блок управления, выполненный в виде последовательно соединенных генератора импульсов и делителя частоты, выход которого подключен к входу запуска формирователя раэвертывающен го напряжения, выполненного в вМде генератора пилообразного напряжения и сумматора, первый вход которого соединен с шиной преобразуемого сигнала, а выход †..c выходом формирователя развертывающего напряжения и с первым -входом сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом источникапорогового напряжения, а выход — с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов блока управления . 2) .

Недостатком такого преобразователя является низкая точность преобразования из-за влияния нестабильности амплитуды пилообразного напряжения и нестабильности порогового напряжения, заключающаяся в том, что при увеличении амплитуды пилообразного напряжения (уменьшении величины порогового напряжения) на выходе преобразователя появляются счетные импульсы при отсутствии входйого напряжения, а при уменьшении амплитуды пилообразного напряжения

1001 463

10 (увеличении величины порогового напряжения) появляется зона нечувстви. тельности, т.е. импульсы на выходе преобразователя отсутствуют при появлении на входе преобразователя напряжения.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжение — число импульсов, содержащий блок управления, выполненный в виде последовательно соединенных генера тора импульсов и делителя частоты, выход которого подключен к входу запуска формирователя развертывающего напряжения, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения и сумматора, первый вход которого соединен с шиной преобразуемого сигнала, а выход — с выходом формирователя развертывающего напря.жения и с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выхсдом источника порогового напряжения, а выход — с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов блока управления, введен компенсирующий элемент, подключенный к выходу генератора пилообразного напряжения, а выходом к второму входу сумматора, а источник порогового напряжения выполнен в виде диода, катод которого через конденсатор и резистор соединен с общей шиной и через бу-. Зэ ферный усилитель с выходом источника порогового напряжения, а анод диода подключен к выходу генератора пилообразного напряжения формирователя развертывающего напряжения. 4Q

На чертеже показана схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь напряжение— число импульсов содержит блок 1: управления, включающий последователь- 45 но соединенные генератор 2 импульсов и делитель 3 частоты, выход которого подключен к входу запуска формирователя 4 развертывающего напряжения, включающего генератор 5 пилообразного напряжения и сумматор

6. Выход генератора 5 пилообразного напряжения через компенсирующий элемент 7 подключен к второму входу сумматора б и к аноду диода 8 источника 9 порогового напряжения, катод диода через конденсатор 10 и резистор 11 соединен с общей шиной и через буферный усилитель 12 с выходом источника 9:.порогового напряжения и с вторым входом сравнивающего устройства 13, первый вход которого подключен к выходу сумматора б формирователя 4 развертываю щего напряжения, первый вход сумматора подключен к входной шине, вы- 65 ход сравнивающего устройства 13 подключен к первому входу элемента

14 совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора 2 импульсов блока 1 управления, а выход — к выходной шине преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 1 управления вырабатываются счетные импульсы на выходе генератора 2 импульсов, которые постуют на второй вход элемента 14 совпадения и тактовые импульсы на выходе делителя 3 частоты, которые поступают на вход запуска формирователя 4 развертывающего напряжения.

В формирователе 4 развертывающего напряжения в моменты прихода тактовых импульсов вырабатываются. пилообразные импульсы.

Положительный пилообразный импульс с выхода генератора 5 пилообразного напряжения через диод 8 поступает на конденсатор 10, заряжая его до амплитудного значения. Постоянное напряжение конденсатора через буферный усилитель 12, имеющий большое входное сопротивление и коэффициент усиления +1, поступает на второй вход сравнивающего устройства

13, устанавливая на его выходе напряжение, запрещающее прохождение счетных импульсов с выхода блока 1 управления на выход устройства через элемент 14 совпадения.

Таким образом, на выходе буферного усилителя 12, подключенного к шине источника порогового напряжения, вырабатывается постоянное положительное напряжение, равное амплитуде пилообразного импульса.

В то же самое время этот же положительный пилообразный импульс через компенсирующий элемент 7 (компенсирующий потери пилообразного напряжения на диоде 8), сумматор 6, выполненный на операционном усилителе с, коэффициентом усиления -1 определяемым соотношейием масштабирующих резисторов, поступает на другой вход сравнивающего устройства 13, не изменяя его выходного напряжения.

Таким образом, при отсутствии преобразуемого напряжения Ugy на входе преобразователя на входы сравнивающего устройства поступают положительное пороговое напряжение и отрицательные пилообразные импульсы, причем в момент прихода пилообразного импульса положительное напряжение равно амплитуде пилообразного напря-. жения по модулю и на выходе сравнивающего 13 поддерживается напряжение, запрещающее прохождение счетных импульсов на выходе устройства через элемент 14 совпадения.

10014б3

В момент паузы (когда тактовый импульс на выходе делителя 3 частоты отсутствует) конденсатор 10 медленно разряжается через резистор 11.

Причем напряжение на конденсаторе становится меньше первоначального на величину большую, чем ожидаемое изменение амплитуды пилообразного напряжения. При этом на выходе сравнивающего устройства 13 поддерживается сигнал запрещающий прохождение счетных импульсов на выход пре образователя через элемент 14 сов- йадения.

С приходом следующего тактового импульса с делителя 3 частоты, вырабатывается новый пилообразный импульс, который заряжает конденсатор 10 до нового значения, равного новой амплитуде пилообразного напряжения. Это новое постоянное пороговое напряжение через буферный усилитель 12 поступает на первый вход сравнивающего устройства 13, на другой вход которого поступает но вый отрицательный пилообразный импульс, с выхода сумматора б, амплитуда которого равна новому значению постоянного порогового напряжения, и на выходе сравнивающего устройства 13 поддерживается напряжение запрещающее прохождение счетных импульсов на выход устройства через элемент 14 совпадения. При поступлении на вход устройства постоянного отрицательного напряжения на вы: ходе сумматора б, напряжение по моду- . лю большее, чем на выходе буферного усилителя 12 на величину входного сигнала, сравнивающее устройство

13 вырабатывает сигнал длительностью, пропорциональной величине входного напряжения разрешающий прохожде ние счетных импульсов с блоком 1 управления на выход устройства через элемент 14 совпадения. Количество импульсов на выходе преобразователя пропорционально величине входного напряжения.

При поступлении на вход устройства положительного напряжения напряжение на выходе сумматора б по модулю меньше напряжения на выхо- де буферного усилителя 12 и на выходе сравнивающего устройства 13 поддерживается напряжение, запрещающее пРохождение счетных импульсов с выхода блока 1 управления на выход устройства.

Таким образом, число импульсов на выходе устройства пропорционально мгновенному значению преобразуемого напряжения за такт работы устройства .

Использование в преобразователе напряжение — число импульсов диода конденсатора, резистора, буферного усилителя и компенсирующего элемента выгодно .отличает предлагаемое устройство от известного, так как примерно на порядок повышается точность преобразователя при изменении амплитуды пилообразного напряжения на 1Ъ.

5 Это происходит за счет того, что в сравнивающем устройстве происходит сравнение не порогового напряжения с суммой пилообразного и входного напряжений, а постоянного напряжения, )p всегда равного амплитуде пилообразного импульса в моменты прихода пилообразного импульса.и являющегося пороговым, с суммой пилообразного и входного напряжений, т.е. в предлагаемом устройстве пороговое напряжение, поступающее на вход сравнивающего устройства, отслеживает изменение амплитуды пилообразного напряжения. Таким образом устраняется зона нечувствительности и появление точных счетных импульсов на выходе преобразователя при отсутсствии входного сигнала.

Формула изобретения

Преобразователь напряжение — число импульсов, содержащий блок управления, выполненный в виде после-, довательно соединенных генератора импульсов и делителя частоты, выход которого подключен к входу запуска формирователя развертывающего напряжения, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения и сумматора, первый вход которого .соединен с шиной преобразуемого сигнала, а выход — "с выходом формирователя развертывающего напряжения и с первым входом сравнивающего устрЬйства, второй вход которого соединен с выходом источника порогового нап40 ряжения, а выход — с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов блока управления, отличающийся тем, что, 45 с целью повышения точности преобразователя, в него введен компенсирую-. щий элемент, подключенный входом к выходу генератора пилообразного напряжения, а выходом к второму входу

5О сумматора, а источник порогового напряжения выполнен в виде диода; катод которого через конденсатор и резистор соединен с общей шиной и через буферный усилитель с выходом источника порогового напряжения, а анод диода подключен к выходу генератора пилообразного напряжения формирователя развертывающегонапряженив.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9 632079, K . H 03 K 13/20, 10.11.7S.

2. Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В.М. Шляндина, 65 1972, с. 154-155, рис.3-49(прототип) 1001 463

Составитель В. Махнанов

Редактор Е. Кинив Техред Т.Фанта Корректор В. Бутяга

Заказ 1444/74 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4