Преобразователь интервал-напряжение

 

Изобретение может быть использовано в автоматике при преобразовании широтно-модулированных дигналов в напряжение. Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона преобразуемого сигнала. Преобразователь содержит источник 1 постоянного тока, блок 3 цепей разряда, ключи 4 и 5 коммутирукицие , блоки (ЕЙ) 6 и 7 накопительные, ключ 8 разряда и блок 10 управления. В устройство введены формирователь 2 биполярных импульсов, ключ 9 разряда и разностньй блок 11. Благодаря введению процесса перезарядки получена такая форма сигналов на быходах БН 6 и 7, что их непосредственная разность в каждый момент времени формирует выходной сигнал преобразователя . Таким образом, обеспечена непосредственная связь БН 6 и 7 с разностным блоком 11, вследствие чего при изменении входного сигнала сохраняется неизменным выходное сопротивление БН 6 и 7, а следовательно, повышается точность преобразования. Кроме того, уменьшается динамическая погрешность преобразования за счет исключения пульсации выходного сигнала . 4 ил. (Л с ND 00 1C ч 1C

СаОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 03 К 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 P Д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3902643/24-21 (22) 03.06.85 (46) 30.01 ° 87. Бюл. В 4 (») Особое конструкторское бюро биологической и медицинской кибернетики (72) Ж.Я.Заклецкая (53). 621,376.5(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 488339, кл. Н 03 К 7/68; 1974.

Заявка Японии 9 50-22391, кл. Н 03 К 9/08, 1969. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛ-НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение может быть использовано в автоматике при преобразовании широтно-модулированных сигналов в напряжение. Цель изобретения— повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона преобразуемого сигнала. Преобразо.ватель содержит источник 1 постоян„„SU, 1287272 А1 ного тока, блок 3. цепей разряда, ключи 4 и 5 коммутирующие, блоки (БН) 6 и 7 накопительные, ключ 8 разряда и блок 10 управления. В устройство введены формирователь 2 биполярных импульсов, ключ 9. разряда и pasHocTHblH блок 11. Благодаря введению процесса перезарядки получена такая форма сигналов на выходах БН

6 и 7, что их непосредственная разность в каждый момент времени формирует выходной сигнал преобразователя. Таким образом, обеспечена непосредственная связь БН 6 и 7 с разностным блоком 11, вследствие .чего при изменении входного сигнала сохраняется неизменным выходное сопротивление БН 6 и 7, а следовательно, повышается точность преобразования. Кроме того, уменьшается динамическая погрешность преобразования за счет исключения пульсации выходного сигнала. 4 ил.

1287272

Предлагаемый преобразователь интервал-напряжение относится к им.пульсной технике, касается вопроса преобразования широтно-модулированных сигналов в напряжение и может 5 найти применение в автоматике, телемеханике и вычислительной технике.

Целью изобретения является повышение точности преобразования и расширения динамического диапазона npef0 образуемого сигнала.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя," на фиг.2 — временные диаграммы работы - устройства; на фиг.

f5

3 и 4 — примеры конкретного выполнения преобразователя.

Преобразователь интервал-напряжение содержит источник 1 постоянного 20 тока, формирователь 2 биполярных импульсов, блок 3 цепей заряда, ключи 4 и 5 коммутирующие, блоки 6,7 накопительные, ключи 8,9 разряда, блок 10 управления и разностный блок

11. При этом входная шина соединена с входом блока 10 управления, один иэ выходов блока 3 цепей заряда соединен с входом первого коммутирующего

;ключа 4, выход которого соединен с 30 первым входом первого накопительного блока 6, первый вход второго накопительного блока 7 соединен с выходом второго коммутирующего ключа S.

Выход источника 1 постоянного тока соединен с входом формирователя 2 биполярных импульсов, выход которого, соединен с входом блока 3 заряда цепей, второй выход которого соединен с входом второго коммутирующего 40 ключа 5, первый выход блока 10 управления соединен с управляющим входом формирователя биполярных импульсов, второй выход блока 10 управления — с управляющим входом второго 45 ключа 9 разряда, первые и вторые выходы которого соединены е соответствующими входами второго, накопитель,ного блока 7, четвертый выход блока 10 управления — с управляющим вхо-50 дом первого ключа 8 разряда, первые и вторые выходы которого соединены с соответствующими входами первого накопительного блока 6, третий и пятый выходы блока 10 управления сое-55 динены с управляющими входами первого и второго коммутирующих ключей

4 и 5 соответственно, причем выходы накопительных блоков подключены к входам раэностного блока 11, выход которого соединен с выходной шиной,.

Первые входы элементов И )3 и 14 соединены с прямым и инверсным выходами триггера 12, соответственно вторые входы элементов И 13 и 14 объединены и подсоединены к входу блока управления, выходы элементов И 13 и

14 подключены к входам элементов

НЕ 15 и 16 соответственно, выходы которых, а также выходы элементов

И 13 и 14 и прямой выход триггера подсоединены, соответственно, к третьему, пятому, четвертому, второму и первому выходам блока управления 10.

Преобразователь работает следующим образом.

Входные импульсы (диаграмма О— преобразуемый интервал соответствует отрицательному импульсу) поступают на блок 10 управления, на выходе которого вырабатываются импульсы, равные по длительности периоду входного сигнала (диаграмма Б ), а также импульсы, равные паузе входного сигнала и следующие поочередно через период входного сигнала (диаграммы б,z ), и инверсные им сигналы (диаграммы q, ж ) .

На формирователе 2, управляемом импульсами с блока 10 управления (диаграмма 6 ), формируются биполярные сигналы (диаграмма e ).

В начальный момент времени г., открыт ключ 8 разряда, управляемый по ложительными импульсами с четвертого выхода блока 10 управления (диаграмма Ь ) и коммутирующий ключ 4, управляемый импульсами с третьего выхода блока 10 управления (диаграмма ж), что обеспечивает разряд конденсатора накопительного блока 6 и поддержание данного состояния до момента времени г1(диаграмма и).

Начиная с момента времени с ключ 8 разряда закрывается и напряжение на выходе блоков начинает линейно возрастать, так как на его вход поступает импульс положительной полярности от формирователя 2 диаграмма е ) .

В момент времени с ключ 4 закрывается (диаграмма ж), отключая накопительный блок 6 от цепи заряда, обеспечивая тем самым режим хранения напряжения.

Начиная с момента времени ty вновь открывается ключ 4, пропуская на вход

1287272 накопительного блока 6 от формирователя 2 импульс отрицательной полярности, равный по амплитуде импульсу положительной полярности. При этом происходит перезаряд конденсатора 5 накопительного блока 6 до нулевого значения (момент времени с„ ) так как время заряда (й ° — t ) и время разряда (— tg) и время разряда (t — t ) равно длительности информа4 з дионного сигнала ht — At . Далее (t< — t>) открывается ключ 8 разряда (диаграмма Ь ), поддерживая нулевой уровень на конденсаторе накопительного блока 6, затем процесс повторяется. Каждый период времени ключ разряда обеспечивает стабилизацию выходного сигнала за счет привязки к нулевому уровню, что особенно важно при использовании интегралов на операцион ных усилителях, в которых без подобного разряда произошло бы сползание выходного напряжения и тока смещения

25 усилителя.

Аналогично работает второй накопи.и ельный блок 7 (диаграмма k ), подключаемый к формирователю 2 через ключ 5, управляемый импульсами блока 10 управления (диаграмма Z ) и разряжаемый ключом 9, управляемый импульсом по диаграмме ж . При этом в накопительном блоке формируются импульсы, аналогичные импульсам накопительного блока б, но отрицательной полярности 35 (диаграмма К ) относительно нулевого уровня °

В раэностном блоке 11 напряжение накопительного блока 7 (диаграмма к ) ) вычитается из напряжения накопительного блока 6 (диаграмма и ), резуль тат отражен на диаграмме

Изменение длительности информационного сигнала в сторОну уменьше- д5 ния(С = At< ) или в сторону увеличения (ь t = D t, ) вызывает изменение выходного сигнала после окончания информационного импульса без наличия напряжения, соответствующего процессу5п отработки.

Благодаря введению процесса перезаряда получена такая форма сигналов на выходах накопительных блоков, что их непосредственная разность вкаждый момент времени формирует выходной сигнал преобразователя. Таким образом, обеспечена непосредственная связь накопительных блоков с разностRoe чьы х — ч

sx где R †-. . сопротивление на входе

Вм усилителя, R - сопротивление обратной связи, Ч вЂ” выходное напряжение накок пительного блока.

При коэффициенте передачи К 1

R, = Кз„тогда

Чвы Чк

Аналогично подключение дифференциального усилителя к известному устройству в качестве буферного о6еспечит на выходе преобразователя напряжение по формуле

Ч,„Vê

Ro

1 вы+ Rqn + > RM при К= 1

A 1 ко кл

1+ — -+

Rex

Rex

При использовании усилителей с высоким входным сопротивлением входное сопротивление может быть выбрано большим, что снизит погрешность преобразования, в то время как в предлагаемом преобразователе данная погрешность полностью исключается при использовании любых усилителей.

Кроме того, непосредственное подсоединение накопительных блоков к разностному блоку обеспечивает дополнительный положительный эффект— уменьшение динамической погрешности преобразования за счет исключения пульсации выходного сигнала.

Уменьшается также составляющая погрешности, вносимая накопительным блоком в режиме хранения, так как время хранения соответствует длительности паузы между информационными импульсами, в то время как в проным блоком, вследствие чего при изменении входного сигнала сохраняется неизменным выходное сопротивление накопительных блоков, а следовательно, повышается точность преобразования.

Действительно, при использовании в качестве разностного блока 11, например, дифференциального усилите ля выходное напряжение преобразователя определяется как

1287?72 тотипе время хранения равно периоду информационных импульсов.

Действительно, изменение напряжения накопительного блока Ч„ в режиме хранения соответствует

5 т- „ ,) V dt Vê (T ин, R„C " R C

Аналогично для

1 т дЧ = — - Г V dt

R C 3 о прототипа

1 10

= — — V Т

R С

К где Rv — сопротивление ключей в закрытом состоянии; г.„„ - длительность информационного импульса, Т вЂ” период следования входных импульсов.

Диапазон изменения входного сиг20 нала определяется, с одной стороны, порогом чувствительности накопительных блоков, с другой стороны, шириной импульса, необходимого для полного разряда конденсатора накопительных блоков.

При использовании интеграторов иа операционных усилителях нижний предел преобразуемых интервалов может быть приближен к нулевому. Поскольку в статическом режиме разряд обеспечивается перезарядом конден-. сатора до нулевого уровня, а ключи разряда лишь поддерживают данное состояние, то верхний предел входного импульса близок к значению периода следования импульсов, отличаясь на длительность, необходимую для работы элементов схемы, т.е. определяется их быстродействием.

Формула изобретения

Преобразователь интервал-напряже- 45 ние, содержащий источник постоянного тока, блок цепей заряда, два коммутирующих ключа, два накопительных блока, ключ разряда, блок управления, содержащий триггер, входную и 50 выходную шины, при этом входная шина соединена с входом триггера блока управления, один из выходов блока цепей заряда соединен с входом первого коммутирующего ключа, выход которого соединен с первым входом первого н, копительного блока, первый вход второго накопительного блока соединен с выходом второго коммутирующего ключа, о т л и ч а ю .шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования и расширения динамического диапазона преобразуемого сигнала, в него введены формирователь биполярных импульсов, второй ключ разряда и разностный блок, при этом выход источника постоянного тока соединен с входом формирователя биполярных импульсов, выход которого соединен с входом блока цепей заряда, второй выход которого соединен с входом второго коммутирующего ключа, первый выход блока управления соединен с управляющим входом формирователя биполярных импульсов, второй выход блока управления— с управляющим входом второго ключа разряда, первый и вторые выходы которого соединены с соответствующими входами второго накопительного блока„ четвертый выход блока управления с управляющим входом первого ключа разряда, первые и вторые выходы которого соединены с соответствующими входами первого накопительного блока, третий и пятый выходы блока управления соединены с управляющими входами первого и второго коммутирующих ключей соответственно, причем выходы накопительных блоков подключены к входам разностного блока, выход которого соединен с выходной шиной,,причем блок управления дополнительно содержит два элемента И и два элемента НЕ, первые входы первого и второго элементов И соединены с прямым и инверсным выходами триггера соответственно, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к входу блока управления, выходы первого и второго элементов И подключены к входам первого и второго элементов НЕ соответственно, выходы которых, а также выходы первого и второго элементов И и прямой выход триггера подсоединены соответственно к третьему, пятому, четвeðòîìó, второму и первому выходам блока управления.

1287272

Составитель Е.Суров

Техред И.Попович Корректор М.Пожо

Редактор И.Циткина

Заказ 7728/58

Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4