Интегрирующий преобразователь тока в код

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электронных системах обработки аналоговой информации в качестве преобразователя постоякного тока в разность временных интервалов и цифровой код. Цель изобретения - повышение точности. Преобразователь содержит источник 1 входного тока, интегратор 2 на конденсаторе, мостовой коммутатор из четырех аналоговых ключей 3-6, источник 7 эталонного тока, источник 8 порогового напряжения, компаратор 9 с дифференциальными входами, тактовый генератор 10, триггер 11 и реверсивный счетчик 12. Предложенное устройство является биполярным преобразователем постоянного тока в разность временных интервалов с формированием развертывающего пилообразного напряжения на выводах конденсатора и получением цифрового кода на выходах реверсивного счетчика. Блок сравнения выполнен на одном компараторе с дифференциальными входами, подключенными не к выводам интегратора, а к выводам диагонали мостового коммутатора для подключения источника эталонного тока последовательно с источником порогового напряжения. Выход компаратора подключен к объединенным I- и К-входам управляющего триггера, С-вход которого соединен с выходом тактового генератора. 2 ил. (/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 М 1/60

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4630276/24 (22) 02.01.89, (46) 15.06.92. Бюл. М 22 (71) Научно-исследовательский институт автоматики (72) В.С.Маслов (53) 681.325(088.8) (56) Мартяшин А.И. и др, Преобразователи. электрических параметров для систем конт-. роля и измерения, 1976, с.58-60, рис.2-5.

Авторское свидетельство СССР

N 836794, кл. Н 03 M 1/60, 1979. (54) ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА В КОД (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электронных системах обработки аналоговой информации в качестве преобразователя постоянного тока в разность временных интервалов и цифровой код. Цель изобретения — повышение точности. Преобразователь содержит источник 1 входного тока, интегратор 2 на конденсаторе, мостовой коммуИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в электронных системах обработки аналоговой информации в качестве преобразователя постоянный ток — разность временных интервалов — код.

Цель изобретения — повышение точнбсти преобразователя.

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

Устройство содержит источник 1 входного тока, интегратор-конденсатор 2, мосто„„5U,, 1741264 А1 татар из четырех аналоговых ключей 3-6, источник 7 эталонного тока, источник 8 порогового напряжения, компаратор 9 с дифференциальными входами, тактовый генератор 10, триггер 11 и реверсивный счетчик 12. Предложенное устройство является биполярным преобразователем постоянного тока в разность временных интервалов с формированием развертывающего. пилообразного напряжения на выводах конденсатора.и получением цифрового кода на выходах реверсивного счетчика.

Блок сравнения выполнен на одном компараторе с дифференциальными входами, подключенными не к выводам интегратора, а к выводам диагонали мостового коммута тора для подключения источника эталонного тока последовательно с источником порогового напряжения. Выход компаратора подключен к объединенным 1- и К-входам управляющего триггера, С-вход которого соединен с выходом тактового генератора. 2 ил. вой коммутатор из четырех аналоговых ключей 3-6, источник 7 эталонного тока, источник 8 порогового напряжения, компаратор

9 с дифференциальными входами, тактовый генератор 10, триггер 11 с К- и С-входами и реверсивный счетчик 12.

Совокупность элементов 3-7 образует формирователь биполярного эталонного тока, блок сравнения реализован на элементах 8,9, а узел синхронизации — на элементах 10,11, На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы устройства для положи1741264 тельного входного тока !вх=+4т/3, где обозначены Uc — развертывающее пилообразное напряжение на выводах интегратора 2;

Овх.кп — напряжение на неинвертирующем входе компаратора 9 относительно общей точки элементов 7,8; Овых.кп — импульсы на выходе компаратора 9; fT — импульсы на выходе тактового генератора 10; UT — импульсы на прямом выходе триггера 11; 1»вЂ” импульсы на выходе формирователя биполярного эталонного тока.

Преобразование биполярного входного тока источника 1 в разность временных интервалов на выходе триггера 11 и цифровой код М(т) на выходах реверсивного счетчика 12 основано на принципе сравнения интегралов от входного I» и импульсов

+. !в-, эталонного токов, Элементы 1-11 предложенного устройства образуют следящую управляющую систему с замкнутой петлей обратной связи, в которой происходят автоколебания с частотой, кратной тактовой частоте генератора 10. Заряд интегратора 2 происходит под действием тока, определяемого алгебраической суммой входного тока

1вх источника 1 и - I» формирователя биполярного эталонного тока, Частота автоколебаний пилообразного напряжения на выводах конденсатора 2 максимальная в середине диапазона входных токов+1вт>1вх> l», т.е. в области малых входных токов, и мини-. мальна на краях диапазона входных токов.

В пределе при (1вх)=lат автоколебания отсутствуют. При нулевом входном токе на конденсаторе возникает пилообразное напряжение симметричной формы с равными временами заряда и разряда конденсатора биполярными токами формирователя.

При этом разность временных интервалов на выходе триггера 11 равна нулю. При появлении входного тока нарушается симметрия пилообразного напряжения конденсатора в ту или другую сторону в зависимости от знака входного тока. Разность временных интервалов на выходе триггера определяется отношением

Л Т=Т1-Т2=(Т1+Т2) вх/1».

В предложенном устройстве ключи 3-6 мостового коммутатора дополнительно к функции формирователя биполярного эталонного тока выполняют функцию синхронного выпрямителя биполярного напряжения интегратора. Выходное напряжение синхронного выпрямителя (фиг,2б) приложено к неинвертирующему входу компаратора 9 относительно общей точки элементов 7,8, При превышении напряжения на неинвертирующем входе компаратора

Овх кп напряжения Опор источника 8 на вы5

55 ходе компаратора 9 возникают импульсы

"1" (фиг.2в), разрешающие переключение триггера 11 по приходу заднего фронта тактового импульса на его С-входе. Таким о6разом, элементы 8 и 9 выполняют функцию порогового устройства, являющегося общим как при формировании положительной части развертывающего пилообразного напряжения интегратора, так и при формировании отрицательной части биполярного напряжения интегратора. Предложенные признаки выполнения блока сравнения позволяют сформировать развертывающее пилообразное напряжение интегратора, являющегося симметричным около нуля, т.е. имеющим постоянную составляющую часть напряжения близким к нулю. Данное свойство необходимо для исключения влияния на точность преобразования сопротивления утечки интегратора и параллельно подключенных к нему элементов.

В предложенном устройстве размах пилообразного напряжения интегратора определяется соотношением

Uc мах= 2(Опор Окл) где UKë — падение напряжения на двух включенных ключах 3,6 или 4,5.

При выполнении ключей 3-6 мостового коммутатора на К-МОП ключах, например микросхемах 590 КН5, последнее выражение можно записать как

Uc мах =2 (Опор 2 Ro 1эт) где Ro — сопротивление одного открытого ключа.

Для получения симметричного около нуля пилообразного напряжения интегратора величину Опвр источника 8 необходимо выбирать из условия

Опор >2 Ro 1вт.

Формула изобретения

Интегрирующий преобразователь тока в код, содержащий источник входного тока, блок сравнения, формирователь биполярного эталонного тока, выполненный на мостовом коммутаторе и источнике эталонного тока, тактовый генератор, триггер, реверсивный счетчик и интегратор на конденсаторе, первый и второй выводы которого подключены к одноименным выходам источника входного тока, первый вывод — к первому выводу первой диагонали MQGTQBQго коммутатора, вторая диагональ которого подключена к выходам источника эталонного тока, прямой выход триггера подключен

K управляющему входу реверсивного счетчика и первому управляющему входу мостового коммутатора,. тактовый вход реверсивного счетчика соединен с выходом тактового генератора, а выходы являются выходной шиной, отличающийся тем, 1741264 что, с целью повышения точности преобразователя, в нем блок сравнения выполнен на источнике порогового напряжения и компараторе, первый вход которого непосредственно, а второй через источник порогового 5 напряжения подключены к соответствующим выходам источника эталонного тока, выход

1- дх компаратора подключен к входам триггера, С-вход которого подключен к выходу тактового генератора, а инверсный выход подключен к второму управляющему входу мостового коммутатора, второй вывод первой диагонали которого соединен с вторым выводом конденсатора,