Время-импульсный преобразователь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

-РЕСПУБЛИН

„.SUÄÄ10124 8

g g Н 03 К 13/20.

\.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3360159/18-21 (22) 01.12.81 (46) 15.04.83 ° . Бюл. Р 14. (72) Б.П. Рязанов и Г.А. Зуев (71) Смоленский Филиал. Московского ордена Ленина энергетического института (53 ) 681. 325 (088. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

11 764126, кл. H 03 К 13/20, -19.06.74

2 . Лейтман М .Б;, Мелик-Юахназарова А.М . Комненсационные измерительные преобразователи электрических ве. личин, Н,, "Энергия", 1978, с . 185, рис. 7-17 (прототип). (54)(57) ВРЕМЯ"ИМПУЛЬСНйй ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содеркащий вину входного сиг. нала, генератор тактовых импульсов, модулятор длительности импульсов с информационным и управляющим входами, источник импульсов, осредняющее устройство, резистор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьве- ния точности и расщирения диапазона, преобразования, в него введены формирователь коротких импульсов, Элемент И-НЕ и инвертор,, а осредняющее устройство выполнено, например, на интеграторе, причем выход источника импульсов через резистор соединен с инвертирующим входом интегратора, а анна входного сигнала соединена непосредственно с неинвертирующим входом интегратора, выход которого присоединен к информационному входу модулятора длительности импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом элемента .И-НЕ, первый вход которого через формирователь корот- ких импульсов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход через инвертор соединен с выходом модулятора длительности, импульсов и входом источника импульсов. 6! 01.М38 .. 2

Изобретение относится к электронной технике, а конкретно, к технике разработки прецизионных и широкодиапазонных измерительных преобразова; телей электрического напряжения постоянного тока в длительность импульса.

Известно устройство, содержащее источник опорного напряжения, интег" ратор, цепь аналоговой коррекции, нуль-орган, триггеры фиксации, триггер коррекции, генератор заполняющих импульсов, реверсивный счетчик, эле" менты И, блок управления, элемент с изменяемым: сопротивлением, накапливающий конденсатор коррекции, диод, резисторы 11.

Однако данное устройство сложно .

Известно также устройство, выполненное в виде замкнутой- автоматичесКой системы и предназначенное для прецизионного преобразования напряжения в длительность импульса. Оно содержит источник входного напряжения, генератор тактовых импульсов, модулятор длительности импульсов, источник импульсов постоянной амплитуды и о средняющее уст рой ст во 2).

Но известное устройство является статической автоматической системой и не обеспечивает высокой точности преобразования. Кроме того, оно иэменяет длительность выходного импуль" са всего в три раза, т .е. не является широкодиапазонным. Эти недостатки обусловлены трудностями обеспечения устойчивости преобразователя, относящегося к импульсным автоматическим системам, и видами схем запуска модулятора длительности импульсов, влияющими на величину накопленного время-задающей емкостью электрического заряда. C целью повышения быстродействия известное устройство снабжено дополнительным каналом, требующим прецизионных элементов. Применение дополнительного канала усложняет схе" му преобразователя.

Цель изобретения - повышение точности преобразования напряжения в длительность импульса и расширение диапазона преобразования при одновременном упрощении схем0 преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий шину входного сигнала, генератор так. товых импульсов, модулятор.длительности импульсов с информационным и управляющим входами, источник импульсов, осредняющее устройство,резистор, введены формирователь коротких импульсов, элемент И-НЕ, инвертор, а осредняющее устройство выполнено, например на интеграторе, причем выход + источника импульсов через резистор соединен с инвертирующим входом интегратора, а шина входного сигнала соединена непосредственно с неинвертирующим входом интегратора, выход которого присоединен к информационному входу модулятора длительности импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, первый вход которого через формиро" ватель коротких импульсов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход через инвертор соединен с выходом модулятора длительности импульсов и входом источника импульсов.

На чертеже приведена принципиаль. ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит интегратор 1 с двумя входами, модулятор 2 длительности импульсов, источник импульсов

3 постоянной амплитуды, генератор 4 тактовых импульсов, формирователь 5 коротких импульсов, элемент И-НЕ 6 и инвертор 7. Входным сигналом устройства является напряжение U, подаваемое на неинвертирующий вход усилите3S ля, выходннм сигналом - длительность импульса на выходе модуЛятора 2..

В исходном состоянии (до прихода импульса запуска модулятора 2) конденсатор модулятора 2 заряжен до на40 пряжения, равного сумме входного сиг" нала и среднего напряжения на конденсаторе интегратора 1. На выходах модулятора 2, формирователя коротких импульсов 5 и источника импульсов 3

4S имеются нулевые сигналы,. на выходах инвертора 7 и элемента И-НЕ 6 " сиг" налы единичного уровня. По резистору интегратора 1 протекает s:ок разряда его конденсатора. Но постоянная вре о мени интегратора выбрана достаточно большой, чтобы считать за период работы генератора 4 напряжение на конденсаторе интегратора 1 неизменным.

В момент появления тактового имnynbca на выходе генератора 4 формирователь 5 подает на первый вход элемента И-WE 6 короткий положительный импульс..До тех пор, пока модулятор

2 не сработал на втором входе элеменСоставитель И . Радько

Техред А,Ач, . Корректор М. Шароши

Редактор К. Волощук.Заказ 27 / 9 Тираж 93 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП ДЧатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 1

3 . 10124 та И-HE 6, также имеется положительное напряжение. Выходной сигнал элемента И-НЕ 6 принимает нулевюе зна- . чение.. На выходе модулятора 2 появляется положительное напряжение, ко" 5 торое существует время t . С переключением модулятора 2 напряжение на выходе инвертора 7 принимает нулевое значение, а напряжение на выхо-. . де элемента б вновь достигает единич-<о ного уровня . !

Таким образом, на вход модулю ора

2 приходит импульс только,такой длительности, которая достаточна для ts его срабатывания . Источник импульсов

3 в течение времени t ai подает на. инвертирующий вход интегратора 1 поло жительное напряжение большее, чем 0 .

По резистору интегратора 1 протекает m ток обратного направлениФ, обеспечивающий .рост напряжения на конденсато:ре интегратора, т .е. в процессе рвбо.1 ты напряжение на конденсаторе интег,ратора пульсирует относительно уста- 25 новившегося уровня с амплитудой, оп-.ределяющей требуемую точность преоб( разования . Повышенная. точность преоб. разования в предлагаемом устройстве достигается эа счет того, что по Зе средним значениям действующих в нем ,сигналов преобразователь представляет астатическую автоматическую систему. Йирокодиапазонность преобразо. вателя обеспечивается за счет того, что длительность запускающего модулятор 2 сигнала не превышает времени

его переключения и за счет устране" нения искажения заряда емкости модулятора 2 запускающим сигналом, С этой целью запускающий сигнал подается на базу дополнительного транзистора, введенного в состав модулято ра 2.

38 4

Хотя постоянная времени интег ратора 1 и велика, йо при правильном проектировании преобразователя она не участвует в переходном процессе.

3а счет- этого и обеспечивается упрощение схемы предлагаемого устройст" ва по сравнению со схемой прототипа, где для той же цели вводится допол" нительный канал, т.е. дополнительная Функциональная связь, носящая прецизионный характер. Устранение

:влияния емкости интегратора 1 на ха" рактер переходного процесса достигается за счет предложенного вида подачи входного сигнала и сигнала d5" ратной связи преобразователя . Если, например, емкость интегратора 1 иебыла заряжена, то скачкообразное изменение сигнала Ц приведет к скачкообразному изменению напряжения на выходе интегратора l и к выработке сразу требуемой длительности выходного импульса t (при-выполнении необходи" мых расчетных соотношений). Под дей.ствием появившихся выходных импуль-. сов преобразователя напряжение на емкости интегратора. 1 сразу начинает колебаться относительно установившегося значения, т.е. процесса заряда конденсатора интегратора 1 по средним значениям нет. Это обстоя тельство благоприятно сказывается и на устойчивости предлагаемого устройства . По средним значениям действующих сигналов правильно спроектированный преобразователь (имеющий мо" дулятор с длительностью импульсов, пропорциональной заданию, чего можно добиться усложнением схемы модулятора) эквивалентен пропорциональному динамическому элементу. Невыполнение условий проектирования эквивалентно расстройке схемы прототипа и приводит к понижению быстродействия устройства.