Преобразователь напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ Св ТЕЛЬСТВУ

С©аоз оавтскик

С и их

Ресиублик (i» 690400 (61) Доттолнительное к аат. санд-ау (22) Замалаио 020377 (21) 2459049/18-21 с присоединением замаки И© (23) Приоритвт

Опубликовано 05.10.79. бюллетень 89 37

Дата опубликования описания 051079 (5!)М. Кл.

Я 01 % 19/10

Государственный «оиитет

СССР

Il0 дедам изобретений и открытий (5З) УД 621.317 ° 61 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Иатвиив, О.Л. Николайчук, П. П. Паскур и Е.М.Иевчук (7 ) Заявитель - ь «е онструкторское бюро микроэлектроники и приборостроения

: (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ .НАПРЯЖЕНИЯ

Настоящее изобретение относится я области аналоговой вычислительной и измерительной техники и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах для выделения модуля и в качестве фазочувствительного выпрямителя.

В настоящее время для преобразования сигналов (модуляции-демоду- . ляции) широко используются схемы, содержащие ключи и операционный усилитель, принцип действия которых заключается в коммутации сигнала модуляции с частотой сигнала несущей (1! °

Недостатком этих устройств является погрешность преобразования, обусловленная влиянием остаточных параметров аналогового ключа и небольшое быстродействие.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является преобразователь напряжения, который содержит два ключа и операционный усилитель с отрицательной обратной связью, оба входа которого через два последовательно соединен ных резистора подключены ко входу устройства, а между выводами соединения этих резисторов и корпусом включены ключи, управляющие входы которых подключены к противофаэным выходам блока управления, причем неинвертирующий вход операцибнного усилителя через дополнительный резистор соединен с корпусом 12).

Недостатком известного преобразователя является наличие ложного сигнала на выходе из-эа наличия коммутационных токов и из-за сдвига нулевого уровня, обусловленного изменением коэффициента передачи операционного усилителя °

Цель изобретения — повышение точности преобразования и расширения функций, выполняемых устройством.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий два ключа и операционный усилитель с отрицательной обратной связью, инвертирующий вход которого соединен с первым резистором, а неинвертирующий вход — со входом устройства через два последовательно соединенных резистора, вывод соединения которых.подключен к входу первого ключа, а уп690400 равляющие входы ключей соединены e протквофазными выходами блока управЛения, введен второй операционный усилитель, инвертирующкй вход которого через первый введенный резистор соединен со входом первого ключа, а выход — с выходом первого ключа, неинвертирующий вход подключен череэ второй введенный резистор к кс>рпусу и через второй ключ ко входу устройства, к которому подключен с другой стороны первый резистор, Прк этом блок управления содержит коммутатор, формирователь, переключатель и схему управления, выход которой соединен с управляющими входа>4к коммутатора и переключателя, соединенного через формирователь со входом коммутатора, причем один вход переключателя подключен ко входу устройства, а другой к источнику управляющего напряжения, а противофазные выходы блока управления обpà3îâàHû выходами коммутатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на Фкг. 2 даны в >еменные диаграммы (а, б, в),отражающие работу устройства при раэличных функциональных назначениях (в качестве прецизионного выпрямителя и в качестве фаэочувствительного дЕтектора) .i

Преобразователь напряжения содержит первый операционный усклител"

1 второй операционный усилитель 2 и ключи 3, 4, Неинверткрующий вход операционного усилителя 2 соединен через резистор 5 с корпусом, а через ключ 4 со входом устройства.

Ийвертирующий вход усилителя 1 подключен через резистор 6 ко входу устройства, который через резистор

7 и резистор 8 подключен к кнвертирующему входу усилителя 2. Вывод соединения резисторов и 8 через резистор 9 соедкнен с неинвертирующим входом усилителя 1, в цепи отр:яцательной обратной связи которого включен резистор 10. Блок управления 11., включающий в себя коммутакор 12, формирователь 13 переключатель 14, источник управляющего напряжения 15 и схему управления

16, противофазными выходами, образованными коммутатором 12, соединен с управляющими входами ключей

3 к 4."Выходом устройства является выход операционного усилителя 1.

Работа преобразователя в качестве прецизионного выпрямителя заключается в следующем (см. Фиг. 2а, б) При положительной полярности преобразуемого напряжения ключ 4 закрыт и неинвертирующий вход усилителя

2 через резистор 5 оказывается подключенным к земле. На инвертирующий вход усилителя 2 поступает положительное входное напряжение. Выходное напряжение усилителя 2, работающего в режиме компаратора, открывает ключ 3, включенный в цепь отрицательной обратной связи, которая значительно уменьшает влияние остаточных параметров ключа, Средняя точка последовательно соединенных резисторов 7 и 9 находится под потенциалом земли и усилитель 1 работает при этом в режиме кнвертора с коэффициентом передачи, равным

Кп = 1 (при условии равенства между собой номиналов резисторов 6, 10).

При отрицательном входном напряжении ключ 4 открыт и на некнвертирующий вход усилителя 2 поцается входное отрицательное напряжение, меньшее на ве- .личину падения напряжения на откры""îì ключе 4. На инвертирующий вход усилителя 2 подается полное входное í" ïðÿæåíèå,,ч о уменьшает время переключения усилителя 1 иэ-эа уменьшения зоны насыщения. Выходное напряжение усилКтел.я 2 закрывает ключ

3 и усилитель 1 работает в режиме повторителя. При необходимости получения выходного напряжения преобразователя положительной полярности необходимо изменить полярность включения ключей 3 к 4.

При использования схемы в качестве универсального преобразователя с расширенными функциональными воэможностями ключи 3 к 4 выполнены управляемыми, например, на полевых транзисторах. Сигналы угравления на затворы ключей 3 и 4 поступают с противофаэных выходов устройства

Формирования 11, На вход коммутатора 12 поступает ск нал с формирователя 13. Если н, Формирователь

4I3 13 поступает через переключатель

14 входное напряжение преобразователя, то схема выполняет функции прецизионного выпрямителя, описанногo вь>ше .

45 Полярность выходного напряжения преобразователя определяется состоянием коммутатора 12, который управляется схемой 16 При одном и том же входном напряжении преобразователя ключ 3 может быть открыт, а ключ 4 — закрыт, илк наоборот, в зависимости от того, прямое или инвертированное на ряжение поступает с выхода коммутатора 12 на управляющий вход каждого ключа.

Таким образом, для управления полярностью выходного напряг.ения преобразователя не требуется уменьшать полярность диодов, требуется только проинвертировать сигналы вО формирователя, что легко осуществить с помощью схем> управления 16.

Если на вход формирователя 13 поступает черо=- переключатель 14 управляющее напряжение 15, схема

65 преобразователя может выполнять

690400 ряд других функций. Так, в зависимости от полярности управляющего напряжения постоянного тока, схема выполняет функции либо инвертора, либо повт зрителя.

Есл же на входы преобразователя (аналоговый и управляющий) поступают гармонические напряжения, то схема выполняет функции фазочувствительного детектора, постоянная составляющая выходного напряжения которого равна: (вы )п, о Р где: tf, - амплитуда входного напря.кени я преобразователя;

К вЂ” коэффициент пропорциональности; р — угол сдвига фаз между входным и управляющим напряжением.

Наконец, если tf „ — постоянное напряжение, а У„„„ - переменное, тс преобразователь выполняет функции прецизионного модулятора с коэффициентом передачи 1. Выходное напряжение имеет прямоугольную форму с полным размахом 2 У „

Изобретение может быть широко испольэоваMo в аналоговых вычислительных машинах в качестве функционального блока, а также в измерительных приборах различного назначения.

Применение преобразователя напряжения в качестве входного устройства аналого-цифрового преобразователя (АЦП) достаточно просто решает вопрос преобразования раэнополярного напряжения постоянного тока в однополярное, что значительно упрощает схему АЦП, так как при этом требуется источник компенсирующего напряжения только одной полярности.

Одновременно увеличивается и быстродействие устройства, потому что нет необходимости в дополнительном такте определения полярности, Формула изобретения

1. Преобразователь напряжения, содержащий два ключа и операционный усилитель с отрицательной обратной связью, инвертирующий вход кото5 рого соединен с первым резистором, а неинвертирующий вход — со входом устройства через два последовательно соединенных резистора, вывод соединения которых подключен ко вхо © ду первого ключа, а управляющие входы ключей соединены с противофазными выходами блока управления, отличающийся тем, что, с целью повьааения точности и расширения функций, выполняемых устройством, в него введен второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый введенный резистор соединен со входом первого ключа, а выход — с выходом @ первого ключа, неинвертирунмций вход подключен через второй введенный резистор к корпусу и через второй ключ ко входу устройства, к которому подключен с другой стороны первый резистор.

2. Преобразователь напряжения по и 1, отличающийся тем, что блок управления содержит коммутатор, формирователь, перекЗО лючатель и схему управления, выход которой соедийен с управляющими входами коммутатора и переключателя, соединенного через формирователь со входом коммутатора, причем один

35 вход переключателя подключен ко входу устройства, а другой к источнику управляющего напряжения, а противофазные выходы блока управления образованы выходами коммута,@ тора.

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3783399, кл. 330/9, 1974.

2. Ж.Марше. Операционные усилители и их применение, Энергия, Л., 1974, с. 88.

690400

<¹a

Pea. t

Составитель A.Âîëêîâ

Техпед R.Вабурка Корректор А.ГРиденко

Редактор Д.Мепуришвили

Тирам 1 090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Рауыская наб.,д..4/5 .

Заказ 5956/42

Филиал ППП Патент, г.укгород, ул.Проектная,4