Преобразователь напряжения в интервал времени

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий источник преобразуемого напряжения, выход которого соединен с входом формирователя периода преобразуемого напряжения и с первьлми входами двух инте7ратррой, вторые входы которых соединены соответственно с общей шиной и через переклю атель - с выходом коммутатора, входы которого соединены с выходами источника образцовых напряжений, первый управляющий вход - с выходом компаратора знака, а второй управляющий вход с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора , а второй вход - с выходом второго интегратора и с первым входом компаратора знака, второй вход которого соединен с общей шиной, управляющий вход первого интегратора соединен с выходом блока сброса, отллч ающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона работы преобразователя, в него . введены гене1ратор образцовой частоты , блок синхронизации, делитель частоты , дополнительный триггер и элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом триггера, первый.вход-« с первым входом дополнительного триг-в гера и выходом формирователя периода преобразуемого напряжения, а второй, вход через делитель частоты - с выходом генератора образцовой частоты и с первым входом блока синхронизации, выход которого соединен с BTOpbif.i вхо- S дом переключателя, а второй вход - с первым выходом триггера, второй,выход которого соединен с вторым входом дополнительного триггера, выход которого соединен с входом блока сброса.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

35П Н 03 К 13j20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО 4ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2437223/18-21 (22) 03.01.77 (46) 23.04.83 . Бюл. М 15 (72) В.М.Фролов, A.Б.Андреев,И.Ф.Островский и A.Ã.Ðûæîâñêèé (71) Пензенский филиал Всесоюзного научно-исследовательского технологического института приборостроения (53) 681.325 (088.8) (56) 1. Шляндин В.М. Цифровые электроиэмерительные приборы. М., "Энергия", 1972, с. 161-162, рис.3-51а.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 716005. кл. Н 03 К 13/20. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий источник преобразуемого напряжения, выход которого соединен с входом формирователя периода преобразуемого напряжения и с первыми входами двух инте.-,раторов, вторые входы которых соединены соответственно с общей, шиной и через переклюЧатель — с выходом коммутатора, входы которого соединены с выходами источника образцовых напряжений, первый управляющий вход - с выходом компаратора знака, а второй управляющий вход с первым входом триггера, второй вход которого. соединен с выходом

„„Su„„ 1014140 A блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй вход — с выходом второго интегратора и с первым входом компаратора знака, второй вход которого соединен с общей шиной, управляющий вход первого интегратора соединен с выходом блока сброса, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапаэона работы преобразователя, в него введены генератор образцовой частоты, блок синхронизации,.делитель частоты, дополнительный триггер и элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом триггера, первый. входс первым входом дополнительного триг-9 гера и выходом формирователя периода преобразуемого напряжения, а второй. вход через делитель частоты — с выхо- д, дом генератора образцовой частоты и с первым входом блока синхронизации, выход которого соединен с вторым вхоФ дом переключателя, а второй вход — с первым выходом триггера, второй,выход которого соединен с вторым вхо- д дом дополнительного триггера, выход которого соединен с входом блока сброса. 4906L .

1014140

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для создания цифровых вольтметров среднего значения.

Известен преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий первый ключ, выход которого соединен с выходами второго и третьего ключа и через резистор — c входом ингеграгора, выход которого через два блока сравнения соединен с входами блока управления, частотный вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, управляющие выходы соединены с управляющими входами ключей, а выходн соединены с входами счетчика, входы второго и третьего ключей соединены с выходами источника образцового напряжения (1) .

Недоотатком устройства является узкий частотный диапазон работы устройства.

Известен преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий источник преобразуемого напряжения, выход которого соединен с входогл формирователя периода преобразуемого напряжения и с первыми входами двух интеграторов, второй вход первого интегратора соединен с общей шиной устройства, а второй вход второго интегратора соединен с выхо.". дом переключателя, первый вход которого соединен с выходом коммутатора, а второй вход — с выходом триггера и входом блока сброса, выход которого соединен с управляющим входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора и с первым входом компаратора знака, а выход — с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом формирователя периода преобразуемого напряженчя и первым управляющим входом коммутатора, второй управляющий вход которого соединен с выходом компаратора знака, второй вход которого соединен с общей шиной устройства, а входы коммутатора соединены с выходами источника образцового напряже,ния (2).

Недостатком устройства является то, что оно сохраняет работоспособность и задание характеристики лишь в ограниченном частотном диапазоне изменения преобразуемого сигнала.

Смещение частоты преобразуемого напряжения в сторону низких и инфранизких частот (в силу ограниченного динамического диапазона выходной характеристики интеграторов ) может быть достигнуто лишь увеличением постоянной времени интеграторов.

Однако обеспечение больших значений постоянной. времени интегратора (порядка десятков и сотен секунд при сохранении высокой точности интегрирования является неразрешимой задачей.

Цель изобретения. — расширение частотного диапазона работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения во временной интервал, содержащий источник преобразуемого напря10 жения, выход которого соединен с входом формирователя периода преоб- разуемого напряжения и с первыми входами двух интеграторов, вторые входы которых соединены соответст15 венно с общей шиной и через переключатель - c выходом коммутатора, входы которого соединены с выходами источника образцовых напряжений, первый управляющий вход — с выходом компаратора знака, а второй управляющий вход — с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй вход - с выходом второго интегратора и с первым входом компа- ратора знака, второй вход которого соединен с общей шиной, управляющий вход первого интегратора соединен с выходом блока сброса, введены генератор образцовой частоты, блок синхронизации, делитель частоты, дополнительный триггер и элемент ИЛИ, выход которого соединен с

З5 первым входом триггера, первый вход ." с первым входом дополнительного триггера и выходом формирователя периода преобразуемого напряжения, а второй вход через делитель частоты - с

40 выходом генератора образцовой частоты и с первым входом блока синхронизации, выход которого соединен с вторым входом переключателя, а второй вход — с первым выходом триг45 геРа, второй выход которого соединеу с вторым входом дополнительного триггера, выход которого соединен с входом блока сброса.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит источник 1 преобразуемого напряжения, интеграторы 2 и 3, блок 4 сброса, компаратор 5 знака, блок 6 сравнения, триг гер 7, источник 8 образцовых напряжений, коммутатор 9, переключатель

10,формирователь 11 периода преобразуемого напряжения, триггер 12, элеО мент 13 ИЛИ, делитель 14 частоты, блок 15 синхронизации, генератор 16 образцовой частоты.

На фиг. 2 обозначено: форма 17 напряжения на выходе источника 1 Ug(t), б5 сигнал 18 на выходе формирователя 11, 1014140

Форма 19 сигналов на выходе делителя 14, форма 20 сигналов на выходе генератора 16, форма 21 напряжений на входах блока 6, форма 22 сигналов на выходе блока 6, форма 23 напряжений на входе интегратора 2. 5

Устройство работает .следующим образом.

Пусть постоянная составляющая преобразуемого напряжения больше нуля.

В момент вр мени ф, приходит импульс. с формирователя 11, что обуславливает срабатывание триггера 12 и через элемент 13 триггера.7. Сигнал сг триггера 12 отключает блок 4 от интегратора 3, а импульс с триггера 7 через 15 блок 15 и переключатель 10 подключает положительное образцовое напряжение от источника 8 на вход интегратора 2. В результате этого напряжение на выходе интегратора 2 будет (линейно возрастать со скоростью

0о-Ux, l — ) (e) с ! а на выходе дополнительного интеграл тора 3 линейно убывать со скоростью, Цх/1,где U - образцовое напряжение,Г постоянная времени интегратора.

В момент времени t< напряжения на выходах обоих интеграторон оказываются равны, что приводит к срабатыванию блока 6 и триггера 7. При этом срабатывает триггер 12 и посредством блока 4 производится воз.— врат интегратора 3 в исходное состояние. С приходом очередного импульса с выхода -генератора 16 на вкод35 блока 15 синхронизации последний, воздействуя на переключатель 10, отключает образцовое напряжение. В результате выходное напряжение интегратора 2 будет линейно убывать со 4() скоростью ОХ/, а на выходе интегратора 3 установится нулевое значение напряжения. В момент времени и приходит импульс с выхода делителя 14 -на триггер 7 через элемент 13, что обус-45 лавливает срабатывание триггера 7, а следовательно, подключение образцового напряжения на вход интегратора 2, причем блок 4 сброса остается подключенным к интегратору 3, так как триггер. 12 остался в прежнем состоянии. В результате на выходе интегратора 2 напряжение будет линейно нарастать со скоростью

))о-0х С н в М Ме» времени " дос 55

4 тигнет нулевого уровня, что вызЬвет срабатывание блока 6, переброс триггера 7, а следовательно, отключение образцового напряжения от интегратора 2 с приходом ближайшего импуль- 60 ра образцойой частоты. В результате выходное напряжение интегратора 2 будет линейно убывать со скоростью — ) а на выходе интегратора 3 с ()Х ег . С 65 помощью блока 4 будет поддерживаться нулевой потенциал..С приходом следующего импульса с делителя 14 (в момент времени t ) процесс рабо-. ты устройства повторяется. В момент времени t6 приходит следующий импульс с формирователя 11, что обуславливает срабатывание триггеров 7 и 12, и, в целом, процесс преобразования эа время периода преобразуе-. мого напряжения повторится.

При смене знака постоянной составляющей преобразуемого напряжения процессы в устройстве протекают так же, как и в известном устройства с учетом выаеизложенных особенностей.

Информативной величиной s предлагаемом устройстве является сумма временных интервалов )„„ за все вре)!)д преобразованияТ)) . Процесс преображО-.. вания за время T описывается сле.-. дующим уравнение.л

U„-uÄ u< U U. л " Ю л ) о "+

g 1 С л)))л.4 ) где С) — постоянная времени интегратора 3.

Подставляя выражения (3) н (4) в (2) и проводя упрощения, а также учитывая,что

Т л + Т,14 - =coAst получим систему уравнений. )

u ux <." "е и= . т „.

)=1 . ) +Т л = )„. =Со))М.

Решая систему уравнений (5), найдем функцию преобразования N

; л где Ти частота преобразуемого напряжения.

Следует отметить, что при су)юлировании непримыкающих интервалов времениТлл не возникает методическая погрешность дискретности, так как она устраняется- эа счет синхронизации моментов переключения образцового напряжения по импульсу с блока 6 с импульсами образцовой частоты посредством блока 15.

Таким образом, устройство имеет сравнительно простую структуру и обладает более широким частотным диапазоном .в области низких и инфранизких частот, поскольку эа счет разбиения общего времени интегрирова- . ния Т)„, соответствующего периоду преобразуемЬго сигнала, на ))) частных циклов не требуется обеспечение больших значений постоянной времени интеграторов.

1014140 !

ВНИИПИ Закаэ 3038/67 Тираж 936 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4