Преобразователь напряжения во временной интервал

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1211 (54)4 Н 03 К 13/20 с асс,;, *"rr."r);r.:.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ . " 8ir;. (21) 3768784/24-24 (22) 06.07.84 (46) 15.02.86. Бюл. (72) Г.М. Косач, Д.М. Панов, В.И. Турченков и В.N. Худобин .(53) 681.325 (088.8) (56) Титце У. и др. Полупроводниковая схемотехника. — N.: Мир, 1983, с. 461-462, рис. 24.27.

Вольтомметр электронно-цифровой типа ВК7-10А. Техническое описание, инструкция по эксплуатации и поверке

r, б 2 728 000 Т01, с. 8, рис. 1.

Схемы принципиальные электрические. (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯАЖНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, содержащий генератор пилообразного напряжения, подключенный к одним входам первого и второго компараторов, выходы которых подключены к элементу ИЛИ, другой вход первого компаратора является входом преобразователя, триггер, выход которого подключен к индикатору знака, источник тока, выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены последовательно соединенные элемент И и формирователь импульсов, выход которого подключен к управляющему входу источника тока, входы элемента И соединены с выходами первого и второго компараторов, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к информационному и синхронизирующему входам триггера, а другой вход второго компаратора подключен к общей шине.

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь импульсов содержит источник постоянного тока, выход которого подключен к одному входу ключа и через разделительный элемент к входу компаратора и одному выводу токоограничивающего элемента, выход компаратора подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого является входом блока, выход элемента ИЛИ подключен к другому входу ключа, другому выводу токоограничивающего элемента и является выходом блока.

1211869

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразователя напряжения во временной интервал, На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2

\ схема формирователя импульсов; на фиг. 3 и 4 — эпюры напряжения при положительном и отрицательном входных напряжениях соответственно.

11реобразователь напряжения во временной интервал (фиг.1) содержит генератор 1 пилообразного напряжения, подключенный к одним входам первого 2 и второго 3 компараторов, вы::оды которых подключены к эле— менту ИЛИ 4 и элементу И 5, выход которого через формирователь 6 импульсов подключен к управляющему входу источника 7 тока, выход источника 7 подключен к входу генератора 1, выход компаратора 3 подключен к информационному входу П -триггера 8, выход компаратора 2 подключен к синхронизирующему входу

1 -триггера 8, выход которого подключен к индикатору 9 знака, другой вход компаратора 2 является входом преобразователя, другой вход компаратора 3 соединен с общей шиной, а выход элемента 4 является выходом преобразователя.

Формирователь 6 импульсов содержит источник 10 постоянного тока, выход которого подключен к одному входу ключа 11 и через разделительный элемент (конденсатор)

12 — к входу компаратора 13 и одному выводу токоограничивающего элемента (резистора) 14, выход компаратора 13 подключен к одному входу элемента ИЛИ 15, выход элемента 15 подключен к другому выходу ключа

11, другому выводу токоограничивающего элемента 14 и является выходом блока 6.

На эпюрах напряжений (фиг,3,4) введены следующие обозначения: Ц выход генератора 1; 0>,(1 — выходы компараторов 3 и 2, 0 — выходное ! напряжение преобразователя, 11 — выэлемента И 5; U g — BbIxop; формирователя 6 импульсов.

11реобразователь работает следуюшим образом.

11ри входном напряжении положительной полярности (фиг.3) в момент времени 1, начался процесс уменьшения напряжения отрицательной полярности с выхода генератора 1 пилообразного напряжения, Это напряжение прикладывается к неинвер10 тирующим входам компараторов 2 и 3, поэтому на их выходах возникает напряжение, соответствующее логическому нулю, которое подается на логические элементы 4 и 5 и на их выходах напряжение равно нулю. Триггер 8 установлен в состояние, определяемое предшествующими сигналами.

В момент времени (уровень напряжения на выходе генератора 1 пре20 высит уровень напряжения на инвертирующем входе компаратора 3, равного нулк>, компаратор 3 сработает и на его выходе будет сформировано напряжение положительной полярности, 25 соответствующее логической единице.

Зто напряжение прикладывается к входу логического элемента ИЛИ 4, вследствие чего на его выходе формируется передний фронт выходного положительного напряжения 0<.

Положительное напряжение с выхода компаратора 3 поступает на информационный вход П -триггера 8, однако срабатывание триггера 8 не произойдет, информация на его выходе сох35 ранится по предшествующим сигналам, которые были поданы до момента врег

В момент времени з напряжение с выхода генератора 1 пилообразного напряжения превысит входное напряжение, поступающее на инвертирующий вход компаратора 2, компаратор 2 сработает и на его выходе Uz будет сформирован передний фронт положительного напряжения °

Сформированное напряжение на выходе компаратора 2 подается на синхронизирующий С-вход триггера 8. По переднему фронту этого импульса триггер 8 устанавливается в соответ— ствии с входным сигналом на входе

D, т.е, на его выходе будет напряжение положительной полярности, ко55 торое подается на индикатор 9 знака.

Одновременно с этим будет сформирован передний фронт импульса на выходе элемента И 5, так как на его

1211869

55 входах присутствуют сигналы, соответствующие логической единице.

Импульс с выхода логического элемента И 5 подается на вход формирователя 6, назначением которого является формирование выходного импульса, передний фронт которого строго по времени совпадает с передним фронтом импульса с выхода элемента И 5, а длительность выходного импульса пропорциональна периоду меж— ду предшествующим импульсом и импульсом, сформированным в момент времени

Импульс с выхода формирователя 6 подается на управляющий вход источника 7 тока, вследствие чего на его выходе формируется ток разряда накопительных элементов генератора 1 в течение времени действия напряжения с выхода формирователя 6.

Чем больше величина входного напряжения, тем большее максимальное напряжение на выходе генератора 1, тем больше накопительный заряд элементов генератора 1 пилообразного напряжения, тем большее время требуется для разряда этих накопительных элементов, тем реже формируются импульсы на выходе элемента И 5, тем шире импульс на выходе формирователя 6.

Начиная с момента 1: включения источника 7 тока, напряжение на выходе генератора 1 уменьшается. В момент времени, когда напряжение генератора 1 станет меньше входного напряжения (1,„ компаратор 3 возвра") тится в исходное состояние и напряжение на входе элемента 4 ИЛИ становится равным нулю, что приводит к прекращению формирования выходного (14, импульса. Однако состояние выходного сигнала на выходе форми— рователя 6 не изменяется.

Формирователь 6 будет поддерживаться в единичном состоянии до момента времени, определяемого его параметрами. Для надежного разряда накопительных элементов генератора 1 длительность импульса с выхода формирователя 6 устанавливается несколько большей или равной необходимому времени разряда накопительных элементов (максимальной амплитуды входного напряжения преобразователя U )..

Начиная с момента времени 15 на входе источника 7 тока, напряжение с;ацоьится равгни нулю и ток разряда с выхода источника 7 тока прекращается, вновь начинается заряд накопительных элементов генератора 1 и уменьшение отрицательного потенциала на выходе генератора 1, т.е. цикл работы повторяется.

Задний фронт выходного импульса ((„ преобразователя формируется в момент времени Г, когда напряжение с выхода генератора 1 станет меньше величины нулевого потенциала, поданного на инвертирующий вход компаратора 3, и он возвращается в исходное состояние, при этом на выходе, входе элемента ИЛИ 4 напряжение становится равным нулю и формируется задний фронт выходного импульса. ,,::штельность выходного импульса составляет сумму времени нарастания и v áûâàíèÿ напряжения на выходе генератора между порогами срабатывания компараторов 2 и 3.

В общем случае время нарастания и спада пилообразного напряжения на выходе генератора 1 может быть различным (как в большую, так и в меньшую стороны), однако для обеспечс..ия оптимального использования нак. пительных элементов генератора рекомендуется эти времена делать одинаковыми.

На фиг.4 показан цикл работы, когда входное напряжение имеет отрицательную полярность. В этом случае первым сработает компаратор 2, а вторым — компаратор 3, при этом дальнейшая работа — аналогичная, за исключением того, что теперь на синхронизирующий вход триггера 8 будет поступать импульс тогда, когда на его информационном входе напряжение равно нулю. Индикатор 9 знака будет показывать О, соответствующий отрицательному значению входного напряжения.

Из эпюр напряжений (фиг.4) видно, что цикл работы преобразователя и, соответственно, частота формирования импульсов на входе формирователя 6 уменьшена. Следовательно, цикл работы преобразователя зависит от величины входного напряжения.

Формирователь (фиг,2) работает следующим образом.

В течение времени между импульсами 0 происходит заряд конденсатора 12 от источника 10 тока положительной полярности.

1211869,0g

Ток заряда конденсатора 12 создает на инвертирующем входе компаратора 13 положительный потенциал, вследствие чего на его выходе формируется напряжение отрицательной полярности. При этом ключ 11 закрыт.

Величина напряжения, до которого заряжается конденсатор 12, прямо пропорциональна времени между передним фронтом выходного импульса

1 и времени, формирования заднего фронта, предшествующего выходного импульса.

При наличии входного импульса формирователя 6 на выходе эпемента 15 ИЛИ формируется импульс напряжения положительной полярности, который поступает на выход формирователя 6, одновременно поцается на управляющий вход ключа 11, который открывается, замыкая соединенную с ним обкладку конденсатора 12 на шину нулевого потенциала.

В связи с тем, что заряд конденсатора 12 мгновенно измениться не может, то на его обкладке, подключенной к компаратору 13, формируется относительно шины нулевоro потенциала отрицательное напряжение, В .результате на выходе формирователя 6 формируется напряжение положительной полярности.

Управляя величиной сопротивления резистора 14, изменяют длительность выходного импульса формирователя

6, которая может так же управляться

10 путем изменения силы тока с источника 10.

Положительный потенциал на выходе компаратора 13 будет до тех пор

7 пока существует ток разряда конденсатора 12.

При уменьшении тока разряда конденсатора 12 до величины, меньшей чувствительности компаратора 13, ключ 11 размыкается, конденсатор 12

20 вновь начнет заряжаться, напряжение на выходе компаратора 13 становится отрицательным и все описанные процессы повторяются. Длительность выходных импульсов формирователя 6 про25 порциональна периоду следования его выходных сигналов.

В преобразователе применен ациклический режим работы генератора пилообразного напряжения, что повышаЗр ет быстродействие преобразователя.

12i1869

1211869! I

I!

I I

Заказ 650/60

Тираж 818 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель А. Смирнов

Редактор П. Авраменко Техред 3 Палий.- Корректор С, Шекмар