Преобразователь мгновенного значения периодического сигнала в постоянное напряжение

 

Изобретение может быть использовано для измерения мгновенных значений напряжения периодических сигналов произвольной формы. Цель изобрения - повышение быстродействия преобразователя . Он содержит компаратор 1, 13 -триггер 2, формирователь 3 строб-импульсов, состоящий из блока

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3935475/24-2) (22) 07.06.85 (46) 07.1 1. 86. Бюл. ¹ 41 (72) В.П. Урбонас и P. Â.Á. Пятронис (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 186559, кл. G 01 R 19/04, 1964.

Martynov W., Lewandowski M. An

inctantaneous voltage to DC-voltage

converter — Electronic Eng. 1984, v.50, № 604, р. 31.

„„Я0„„1269039 А 1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МГНОВЕННОГО 3НАЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение может быть использовано для измерения мгновенных значений напряжения периодических сигналов произвольной формы. Цель изобрения — повыщение быстродействия преобразователя. Он содержит компаратор

1, 33 -триггер 2, формирователь 3 строб-импульсов, состоящий из блока

69039

12

4 синхронизации, блока 5 задержки и формирователя 6 строб-импульсов.

Входной сигнал с клеммы 7 подается на блок 4 синхронизации и на неинвертирующий вход компаратора 1, инвертирующий вход которого соединен с выходной клеммой 8, соединенной с выходом интегратора 10. На неинверти"рующий вход интегратора 10 операционный усилитель 11 и конденсатор

12) подключен источник 9 смещения, а на инвертирующий вход его — инвертирующий выход D-триггера 2 через резистор 14. Тактовый вход :D -триггера 2 соединен с неинвертирующими выходом формирователя 3 строб-импульсов, инвертирующий выход которого подключен к тактовому входу реверсивного регистра 13 сдвига. Выходы первого и последнего разрядов регистра

13 сдвига через диоды 15 и 17 и резисторы 16 и 18 соединены с инвертирующим входом интегратора 10. Введение регистра 13 сдвига, диодов 15 и

17 и резистора 18 существенно повышает скорость интегрирования в интеграторе 10 за счет увеличения скорости интегрирования в основной части периода, нарастания выходного напряг жения. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения мгновенных значений напряжения периодических сигналов произвольной формы.

Цель изобретения — повьлпение быстродействия преобразователя.

На фиг. 1 изображена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь мгновенного значения периодического сигнала в постоянное напряжение содержит компаратор 1, выход которого подключен к входу данных D-триггера 2, формирователь 3 строб-импульсов, . состоящий иэ блока 4 синхронизации, выход которого подключен к входу блока 5 задержки, выход блока 5 задержки подключен к входу одновибраторного формирователя

6 строб-импульсов. Вход 7 преобразователя соединен с неинвертирующим входом компаратора 1 и с входом блока 4 синхронизации. Инвертирующий вход компаратора 1 соединен с выходом 8 преобразователя. Выход источника 9 напряжения смещения соединен с неинвертирующим входом интегратора

10, состоящего иэ операционного усилителя 11, инвертирующий вход которого соединен с его выходом через конденсатор 12, а выход подключен к выходу 8 преобразователя. Тактовый вход D-триггера 2 соединен с неиявертирующим выходом формирователя 6 строб-импульсов, инвертирующий выход которого подключен к тактовому входу реверсивного и-разрядного регистра

5 13 сдвига. прямой выход D-триггера

2 соединен с S-входом регистра 13.

Инверсный выход В-триггера 2 соединен с входом данных для сдвига вправо D и входом данных для сдвига

10 влево D и входом о регистра 13.

Инверсный выход D -триггера 2 через первый резистор 14 соединен с инвертирующим входом интегратора 10. Выход первого разряда 6, регистра 13

15 через первый диод 15 и второй резистор 16 соединен < инвертирующим входом интегратора 10, причем катод диода !5 подключен к выходу регистра 13.

Выход последнего разряда Q регистра

2О 13 через второй диод 17 и третий резистор 18 соединен с инвертирующим входом интегратора 10, причем к выходу регистра 13 подключен анод диода 17.

Преобразователь мгновенного значения периодического сигнала в постоянное напряжение работает следующим образом.

Входной сигнал 0 „(фиг, 2 8), мгно30 венные значения которого преобразуются в постоянное напряжение 0 zb,„ (фиг. 2 о), с входа 7 преобразователя поступает на неинвертирующий вход компаратора 1. На инвертирующий вход

35 компаратора 1 поступает напряжение

1269039 4 которое одновременно подается еы« на выход 8 преобразователя и является выходным напряжением, величина ко торого равна мгновенному значению периодического сигнала в моменты вре- мени, определяемые положением стробимпульсов. В результате сравнения сигналов U и U ö„íà выходе компаратора 1 формируется соответствующий логический сигнал: сигнал высокого уровня (логическая "1"), если напряжение на неинвертирующем входе превышает напряжение на инвертирующем входе (U „) U „), или сигнал низкого уровня (логический "0"), 15 если имеет место обратное соотношение входных уровней (Uzx Б,щ).

В момент поступления на тактовый вход 3 -триггера 2 фронта строб-импульса с неинвертирующего входа формирователя 6 строб-импульсов (моменты t» t 1<, фиг.2с ), результат сравнения напряжений U „ и U«.„„ фиксируется 3 триггером 2 и сохраняется неизменным вплоть до прихода на него следующего строб-импульса.

В момент поступления среза строб-импульсов (моменты t,, С,..., t „) состояние Р -триггера 2 перезаписывается в регистр 13. При наличии ло- 30 гического "0" на инвертирующем выходе Q 17 -триггера 2 этот сигнал в регистр 13 вводится только через вход

DL в разряд <1 и по мере поступления строб-импульсов сдвигается в левую сторону регистра 13 (в направлении разряда Q,). .При наличии логической

"1".на инвертирующем выходе Q D-триггера 2 этот сигнал в резистр 13 вводится только через вход П„ в разряд 4п и по мере поступления строб-им- . пульсов сдвигается вправо (в направлении разряда Q ). .Описание изменения состояния выходов регистра 13 по мере поступления строб-импульсов показано на фиг. 2 2, на фиг. 2 6 показано состояние инвертирующего выхода Q D-триггера 2. При этом необходимо, чтобы длительность строб-импульсов была не менее времени задерж-gg ки распространения сигнала в D òðèãгере 2 и не более Т/и.

На инвертирующий вход интегратора 10 одновременно поступают логические сигналы с инвертирующего выхода

D -триггера 2 и с выходов Q< и QÄ регистра 13. На неинвертирующий вход интегратора 10 от источника 9 смешения поступает напряжение, равное среднему арифметическому значению напряжений логического О< и логической "1".

Преобразователь при подаче на вход 7 положительных импульсов (фиг.23) при разрядности регистра 13 и =8 работает следующим образом. Допустим, что в исходном состоянии разряды регистра 13 Q< Я имеют информацию логической "1", а разряды Q — информацию логического "О« (первая колонка цифр, фиг. 2z) . В момент t, напряжение на входе 7 превышает напряжение на выходе 8. На выходе ч D òðèããåðà 2 фиксируется логический "0" (фиг.2Ц, и через вход ) регистра 13 он записывается в разряд Qg . Одновременно логический "О" сдвигается в разряд Я регистра 13 (вторая колонка цифр фиг. 22). Скорость изменения выходного напряжения интегратора 10 при этом определяется суммарным входным током через резисторы 14, 16 и 18. Поскольку диоды 15 и 17 заперты, то ток через резисторы

16 и 18 не протекает, и скорость интегрирования в рассматриваемый момент времени определяется только током через резистор 14. Аналогичная картина наблюдается до прихода четвертого строб-импульса. После момента t логический "0" сдвигается в разряд Q<.

Диод 15 открывается, начинает протекать ток через. резистор 16. Скорость изменения выходного напряжения интегратора 10 увеличивается. Для надежной работы схемы необходимо, чтобы выполнялось условие

i<4+ i

i<ö 2 где «,, <6 — токи через резисторы 14 и 16 соответственно.

В этом случае скорость изменения выходного напряжения интегратора 10 увеличивается в n/2 раз, что дает увеличение быстродействия преобразователя почти в n/2 раза.

При превышении входного напряжения Ug«на входе 7 выходным напряжением на выходе 8д т.е. U«<,

16 прекращается (i, =О). В реэультате этого спад выходного напряжения на выходе интегратора 10 и, следо5 12690 вательно, на выходе 8 преобразователя обуславливается только током i через резистор 14, т.е. спад напряжения 0 ц происходит с уменьшенной скоростью. Это происходит до момента когда напряжение U!! на входе 7 больше выходного напряжения Uù„íà выходе 8. В дальнейшей процесс повторяется, и выходное напряжение 0 eb!x колеблется в некоторых пределах около истинного мгновенного значения повзистор соединен с:лнверсным выходом

Б-триггера, а выход подключен к выходу преобразователя, источник напряжения смещения я второй резистор, один из выводов когорогс подключен к

1О инвертирующему входу интегратора, о т л и ч а ю щ и с я тем,. что,. с целью повышения быстродействия, в него введены реверсивный регистр сдвига, третий pe3нстор и два диода, 1 к тактовому входу регистра сдвига подключен дополнительный инверсный выход формирователя строб-импульсов, к Б, -входу — прямой выход Х -триггера, инверснь.;й выхоц которого соеди20 нен с входами, анных для сдвига BJIP во и для сд:=ига вправо и с входом

5 регистра =,ä:âèãà, выходы первого и госледнего разрядов регистра сдвига через две цeIJQ÷êè, состоящие из пос 5 ледовательного соединения первого диода и второго резистора и второго диода и третьего резистора соответственно, соединены с инвертирующим входом интегратора, неинвертирующий

30 вход которого соединен с источником напряжения смещения, причем первый диод включен катодом к выходу регистра сдвига, а второ= диод включен в гротивоположном направлении.

Формула изобретения

Преобразователь мгновенног о значения периодического сигнала в постоянное напряжение, содержащий компаратор, неинвертирующий вход которого соединен с входом преобразователя, а инвертирующий вход — с era выходом, формирователь строб-импульсов, прямой выход которого соединен ф и 0, o и о и

o „o и

1, I

7 1 7 ) О 0 0

jn l0 о а

1 и о о

), г г г и а 1 о г и г и о и,ои

o Iv oo

o o!on

О (O» O 0

1 ! г г а

o 0 о 0 о а

o о о о и o

l ! г г

И 0 И о 10 0 о (и а и о, о !

î 10 о айаг"

Составитель С. Рыбг;,гг

Техред Д. Серггикова

Редактор О. Головач

1(орректор E. Рошко

Заказ 6029/46

Тираж 728 Подл.гсное

ВНИИПИ Государственного комите. :-: . CP по делам изобретений и открыти-".113035, Москва, М(-35, Раушская наб, д. 475

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн1я, 4 торяющегося сигнала, определяемого положением переднего фронта стробимпульсов. Размах амплитуды пульсации (пределы колебания Ue,„,) определяется только величиной тока через резистор 14. В то же время скорость интегрирования в интеграторе

10, а значит и быстродействис. преоб-разователя, существенно повьпна.ется за счет увеличения сг(орости интегрирования в основной части периода, нарастания выходного напряжения Б„„.

39 1г с тактовым входом Л -триггера, вход данных которого со:-динен с выходом компаратора,, интегратор, инвертирующий вход ко иорого герез первый ре