Способ преобразования напряжения малого уровня в частоту следования импульсов
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
304689
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
MHK Н 03k 13/20
G 06j 3/00
Заявлено 27.Х1,1969 (№ 1379855/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 25 т .1971. Бюллетень ¹ 17
Дата опубликования описания 8Х11.1971
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 681.325(088.8) Авторы изобретения
В. В. Богдаров, А. Г. Рыжевский, В. Ф. Тарасов, Э. К. Шахов и В. М. Шляндин
Пензенский политехнический институт
Заявитель
j Q
СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ HAllРЯЖЕНИЯ МАЛОГО УРОВНЯ
В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ
Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники.
Известен способ преобразования напряжения постоянного тока, в котором используется принцип интегрирования постоянного напряжения с применением дозированного эталонного разряда.
Этот способ требует применения высокостабильного интегратора, источника опорного напряжения и высококачественного узла сравнения напряжений. Все указанные блоки существенно влияют на точность измерения. Интегратор выполняется на основе операционного усилителя постоянного тока, при работе которого в области малых значений входной величины значительное влияние оказывает дрейф нуля.
Это обстоятельство затрудняет цифровое измерение малых сигналов.
Известен также способ преобразования напряжения в частоту импульсов, в котором производится интегрирование постоянного напряжения с переменой направления интегрирования.
Способ также имеет ряд недостатков, основными из которых являются сложность реализации интегратора на постоянном токе, наличие двух стабильных уровней напряжения, необходимость двух сравнивающих устройств (или одного устройства с двумя режимами работы).
Предлагается способ преобразования напряжений постоянного тока малых уровней в частоту следования импульсов, позволяющий значительно снизить требования к стабильности рабочих характеристик основных уз.пов преобразователя напряжения в частоту и в связи с этим повысить точность преобразования при работе в диапазоне малых входных сигналов.
Предлагаемый способ основан на предвари10 тельном преобразовании входного постоянного напряжения в переменное, с последующим интегрированием переменного напряжения, причем наличие строго дозированного разряда и заряд интегратора обеспечивают перемену
15 знака интегрирования в моменты равенства нулю интеграла от входного сигнала. Характерным для способа является синхронная работа модулирующего устройства с устройством, подающим дозированные заряды. Частота
20 переключений дозированных зарядов или частота модуляции и яв.пяется выходной частотой, Предварительная синхронизированная модуляция входного сигнала позволяет проводить интегрирование по переменному току, что яв25 ляется значительно более простой задачей, чем интегрирование малых сигналов по постоянному току, т. е. можно исключить УПТ.
Фиг. 1 поясняет предлагаемый способ.
Здесь: а — преобразуемый сигнал; б — проинтегрированный сигнал; в — выходная (моЗ04ЬВй
J (Uo Uõ) —
О о
H.ë и. 1х
1х х ttOto дулирующая) частота; г — модулированный сигнал; д — дозированные зарядные (разрядные) импульсы; е — характерные моменты времени работы преобразователя по описываемому способу.
С момента времени t> до момента t> интегрируется сумма напряжений модулированного входного (U,-) и дозированного (U„) напряжений. Далее производится интегрирование лишь модулированного сигнала (действие дозированного заряда закончилось) до момента Й.
Если tg — 4=- t" (длительность дозированного заряда), à t; — 1,= Т,, то для этого интервала времени:
Это выражение можно привести к виду", U,t, — U„t, = U„T„— U„t, Как видно по фиг. 1, моменты равенства интеграла нулю являются моментами смены полуволй модулирующей частоты и моментами поочередного введения разнополярных импульсов стабильной вольтсекундной площади.
На фиг. 2 представлена блок-схема, реализующая предлагаемый способ.
Здесь: 1 — модулятор; 2 — разделительный конденсатор; 8 —; 4 — нуль-орган;
5 — коммутирующее устройство; 6 — формирователь дозированных зарядов.
Входной сигнал поступает на модулятор 1 и нромодулированный через разделительный
15
35 конденсатор 2 подается на вход интегратора
3. Одновременно с изменением фазы промодулированного сигнала на вход интегратора с блока б поступает дозированный заряд стабильной вольтсекундной площади полярности, противоположной сигналу с модулятора.
В момент равенства сигнала интегратора нулю нуль-орган 4 обрабатывает сигнал, меняющий фазу коммутирующего сигнала устройства 5, которое воздействует на модулятор
1 и одновременно на формирователь 6 дозированных зарядов. В результате на входе интегратора меняется полярность модулированного сигнала и дозированного заряда. Далее процесс повторяется, только интегрирование ведется в другом направлении до момента равенства нулю сигнала с интегратора и т. д.
Выходной частотой являются сигналы нуль-органа.
Предмет изобретения
Способ преобразования напряжения малого уровня в частоту следования импульсов, основанный на интегрировании с подключением дозированного эталонного заряда в моменты достижения проинтегрированным сигналом определенных уровней, отличающийся тем, что с целью повышения точности преобразования и упрощения схемной реализации, преобразуемый сигнал модулируют, интегрируют модулированный сигнал, определяют моменты равенства интегрируемого сигнала нулю и в эти моменты изменяют фазу коммутирующего сигнала и одновременно формируют и подают а интегрирование импульс стабильной вольтсекундной площади полярностью, противоположной полярности модулированного сигнала.
304689 ! г (!
Ри2 3
Составитель В. Д. Махнанов
Редактор Б, С. Нанкина Тсхрсд Е, Борисова Корректор Л. Б. Бадылама
Заказ 1789/10 Изд. М 748 Тираж 478 Подписное
Ш-1ИИПИ Комитета по делам t.çoáðåòåøø и открытий при Совете Министров СССР
Москва, )К-35, Раушская паб., д, 4 5
Типография, пр. Сапунова, 2
