Преобразователь постоянного напряжения во временной интервал

 

J.

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистическив

Респуолик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 11.Х11.1968 (№ 1289595/18-24) с присоединением заявками №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 16.111.1971. Бюллетень ¹ 11

Дата опубликования описания 22.IV.1971

МПК H 031т 13/02

Н 03k 7/08

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.325:681.355 (088.8) Авторы изобретения

Л. H. Волков, М. С. Белицкая и E. В. Агафонов

Научно-исследовательский институт постоянного тока

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ

Изобретение относится к электронным преобразователям постоя нного напряжения, выполненным на полупроводниковых приборах.

Известны преобразователи постоянного напряжения во временной интервал, содержащие генераторы тока, зарядные и сравнивающие устройства .и источники напряжения смещения. Эти преобразователи имеют сложную схему, мало надежны и нестабильны BO времени.

Для повышения точности и надежности в предложенном преобразователе входы первого и второго генераторов тока подключены к одному из источников напряженстя смещения, выход первого сра вни вающего устрой ства соединен со входами перьвого и второго зарядных у1спройств, а также с базой ьыходного транзисто|ра второго ср авнивающего устройства через последовательно включенные ко нденаатор и диод, катод кото рого подключен к другому источнику "мещения.

На фиг. 1 .представлена блок-схема преобразо вателя; на фиг. 2 — его пр и нципиальная схема; на фиг. 3 — временные диаграммы напряжений в различных точках схемы преобразователя.

Преобразователь содержит генераторы тока 1:и 2, зарядные устройства 8, 4 и схемы сравнения 5, б.

Входы генераторов 1 и 2 соединены вместе и подключены к полюсу стабилизированного источника напряжения 7. Каждый генератор t0IKB соед и нен последовательно со свои5 вги схемами сра внения. Выход схемы сравнения 5 ге нерато ра 1 подключен к зарядным устройствам 8 и 4 и к одному из входов схемы сравнения б, на вход 8 которой подано преобразуемое напряжение У„. На выходе

9 схемы сравнения 6 получают выходные сиг10 валы U„„. преобразователя, Кагждый из генераторов тока содержит сопротивления 10 и 11, токостабилизирующие транзисторы 12 .и 18 и накопительные кондеп=аторы 14 и 15 (фиг. 2). К точке соединения

15 конденсаторов 14 и 15 и коллекторов транзисторов 12 и 18 нодключе ньг эмиттеры транзисторов 16 и 17 зарядных устройств 8 и 4 н эмиттеры транзисторов 18 и 19 схем сравнения 5 и б. Вы: од схсмьг сравнения 5 (коллектор транзистора 20) не посредственно соединен с базами транзисторов 16 и 17 зарядных устройств 8 и 4 и с базой транзистора 21 схемы сравнения 6 через цепочку, со стоящую из конденсатора 22 и диода 28. К отрицательному электроду диода "8 подано зап и рающ ее свгещен ие с помощью делителя 24, 25. Ко входу 8 схемы сравнения б подано преобразуемое постоян.юе напряжение от источника с малым внут299025 рвнним сопротивлением, например с шунта.

В базе транзистора 19 подключен потенциометр 26 для уста новки нуля преобразователя.

Коллекторно-базовые связки в =хеме сравнения б осуществляются с помощью цепочек RS

27 и 28, а в схеме сравнения 5 — непосредстве нно.

Преобраз о ватель р аботает следующим образом.

В исходном состоянии и при отсутствии вход ного сигнала U конденсаторы 14 и 15 генераторов тока запряжены до отрицательного напряжения — Ug источника питания, при этом транзисторы 16 — 21 за крыты, а транзи"торы 12 и 18 открыты. На пряжения на конден саторах ха!рактер изуются точками А на кривых (см. фиг. 3, а,и 3, в). В момент времени, соответствующий точие А упомянутых кривых, начинается разряд конденсаторов 14 и 15 током источника (напряжение У,) через токостабилизирующие транзисторы 12 и 18.

Разряд конденсаторов:за канчивается в момент, когда напряжен ие на эмиттере транзистора 18 становится ра вным напряжению на его базе, т. е. пулю. Этому моменту времени соответствуют точки Б на кривых фиг. 3, а и

3, в. В момент сравнения на пряжений на эмиттере и на базе транзистора 18 последний открывается, что при водит IK возникновению положительного поте нц иала на базе транзистора 20 относитель|но его эмиттера и соответствен но его опкрытию. При этом минус источ.ника питания (на пряжение U ),ïoIñòóïàåò на базы тра нзисторов 18, 16 и 17, последние открываются, в результате чего начннается заряд конденсаторов 14 I««15, причем конденсатор 14 заряжается через переход коллекторэмитгер транзистора 16 и через д ва последовательно включенных перехода: коллектор=-миттер транзистора 18 |и эмиттер-база транзистора 20. Конденсатор 15 заряжается через переход коллектор-эмиттер транзистора 17 и два упомянутых последовательно включенны < перехода.

Процессы в схеме сравнения 5 носят лавинообразный характер, поэтому в цепи коллектора транзистора 20 имеет место быстрыи рост отрицательного напряжечия, которое чарез конденсатор 22 и диод 28 поступает на базу транзистора 21 и удерживает схему сравнения б в за крытом состоянии. Когда при заряде конденсаторов 14 и 15 напряжение на конденсаторе 14 достигает напряжения на базе транзистора 18, транзисторы 16, 17, 18 и

20 за крываются и в1новь начинается разряд конден"аторов 14,и 15 током источника (напряжение Ui), при этом напряжение в коллекторе транзистора 20 устанавливается рукавным нулю (фиг. 3, б)

На базу транзистора 19 с помощью,потенциометра 26 пода но отрицательное на пряжение. Это напряжение устанавливается при отсутствии входного напряжения У <, равным напряжению на конденсаторе 15, которос имеет место в момент разряда конденсатора

5

14 до нуля, т. е..в момент "равнения напряжения на эмиттере транзистора 18 с напряжением на его ба зе при ipai3ðÿäå конденсатора

14 (при закрытых транзисторах 18, 20, 16, 17, 19, 21). Поэтому схема сравнен ия б при отсутствии Ugy всегда остается в закрытом состоянии. В этом случае, напряжением на конденсаторе 14 (его зарядом и разрядом) управляет генератор, пилообразного наар яжения (блоки 1, 8, 5, ф иг. 1) посредством воздействия на базу тра нзисто ра 17 отрицательного импульса,, фор,мируемого в цепи коллектора транзистора 20. В рассматриваемом случае точки А и Б кривых (фиг. 3, а и 3 в) точно совпадают «во времени, а .на выходе 9 преобразователя выходные сигналы отсутствуют.

При наличии входного постоян|ного напряжения U,i отрицательный потенциал ба зы транзистора 19 повы шается на величину, пропорциональную входному напряжению. В том случае, когда при разряде конденсатора 15 потенциал эмиттера пранзи=тора 19 достигает потенциала eIro базы, транзистор 19 открывается, напряжение на базе транзистора 21 становится положительным относительно его эмиттера, и транзистор 21 также открывае1ся (фиг, 3, г). В момент открытия транзистора

21 в цепи его коллектора появляется отрицательное напряжение U, (ôèã. 3. д). При открытых транзисторах 19 и 21 начинается заряд конденсатора 15 через переходы коллектор-эмитте р транзистора 19 и эм|иттер-база транзи=тор1а 21 (точ«ка B на фиг. 3, г), Открытое состояние транзисторов 19 и 21 длится до появления отрицательного импульса в коллекторе тра нз истора 20, который через конденсатор 22 и диод 28 поступает на базу транзистора 21 (фиг. 3, г, отрицательная полуволна) и переводит транзисторы 19 и 21 в непро водящее,со стояние. В этот момент транзисторы 18, 20, 16 и 17 открываются и конденсатор 15 начинает заряжаться через переходы коллектор-эмиттер транзистора 17, коллектор-эм иттвр транзистора 18 и эмиттербаза транзистора 20 (точка Г на фиг. 3, o).

Hpè закрытых тра««зи сторах 19 и 21 напряжение в цепи коллектора транзистора 21 падает

to напряжения — U „,. (фиг. 3, д). Длительность сигнала,на выходе преобразо вателя зависит от величины U,,: чем больше U тем раньше откроются транзисторы 19 и 21 и тем шире будет выходной сигнал U,,.-. Частота следования выходных сигналов определяется частотой пилообразного напряжения на конден"аторе 14. Точно с такой же частотой формируется пилообразное напряжение на конденсаторе 15. Таким образом, генератор пилообразного напряжения формирует частоту .выходных сигналов„,командует началом формиро ва«ния пилообразного напряжения на конденсаторе 15 и концом выходных сигналов.

Схемы сравнения 5 и б формируют начало и конец выходных сигналов. Схема сравнения

6 одновременно = функциями сравнения вы299025 полняет роль своеобразного триггера, отличающего ся от обычных триггеров тем, что оба его транзистора находятся либо в закрыто м, ли|бо в открытом состоянии.

Частота F и длительность 1 выходных сигналов связаны с напряжением U,, Uq источников и с;преобразуемым напряжением U».

Указанная связь имеет,вид:

F 1= — .

Uâ... . .K I 4 к+к

2 3 где

Кь К, К.- — постоянные коэффициенты, определяемые параметрами схемы преобразователя.

При постоянстве UI и U2 произведение

F t лро порционально преобраз уемо му на пряжению и постоянно при не изменном входном напряжен и и.

Для исключения действия,на схему 5 положительного импульса, возникающего йа базе транзистора 21 в момент сравнения на.пряжений эмиттера и базы транзистора 19, связь между схемами сравнения 5 и б осущеспвлена посредством последовательно соединенных конденсатора 22 и д иода 28, ыа отрицательный электрод которого подано запирающее положительное смещение относителыно минуса источника U>. Введение этой

Предмет изобретения

Преобразователь постоя нного напряжения во времен ной интер вал, содержащий генераторы тока, зарядные и сра вкивающие устройства, источники напряжения смещения, отла20 чаюи1ийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, входы .первого и второго генераторов тока подключены к одному из источников напряжения смещения, выход первого сравниlвающего устройства соединен со

25 входами первого и второго зарядных устройств, а также с базой выходного т ранзистора второго сравнивающего у"тройства через последовательчо включенные конденсатор и диод, катод которого подключен к другому источнику смещения.

30 цепочки позволяет з начительно упростить схему преобразователя и повысить его чувствительность. В преобразователе достигнута чувствительность 50 мксек/мв при разрешаю5 щей способности 250 мкв. Это позволяет преобразовать малые напряжения величиной до i0

Преобразователь может найти широкое применение,в цифровой из мерительной и счет10 но-реш а ющей тех яаке, в частности в счетчиках ам пер- и ваттчасов, à также iB милливольтметрах постоянного тока.

299025

Риг. D

Редактор Н, С. Коган

Заказ ill/460. Изд, № 343. Тираж 473 Подписное

ПНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, >К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» а Осг, А л20 Ui;> г 0&21

Составитель Е. А. Семенова

Техред Л. Л. Евдонов Корректор T. А. Китаева