Время-импульсный преобразователь биполярных сигналов

 

гЪ т о к 7 тl:„ 1.- т:,. r,:я ) и -,-", : Я я ( ь," м» 1л 4я т с., те ffQD p g

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

746923

К АВТОРСКОМУ СВЫДЕТЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (51) М. Кл . (22) Заявлено 24.05.78 (21) 2618458!18 21 с присоединением заявки .%

Н 03 К 13/20

Государстееииый комитет (23) Приоритет по делам иэооретеиий и открытий

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень №25

Дата опубликования описания 07.07.80 (53) УД1 621.317. .76 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Г. Замятин и В. П. Долгин (7l ) Заявитель

Севастопольский приборостроительный институт (54) ВРЕМЯИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

БИПОЛЯРНЬИ СИГНАЛОВ!

Изобретение относится к импульсной технитсе и может быть использовано прн построении аналого-цифровых преобразователей.

Известен времяимпульсный преобразователь биполярных сигналов с импульсной обратной связью, содержащий интегратор, сравнивающее устройство, переключатель биполярного напряжения, формирователи импульсов, триггер знака, блок управления и вспомогательные триггеры fl).

Уравновешивание средних значений сигнала обратной связи с преобразуемыми заканчивается при достижении равенства напряжения интегратора с напряжением, задающим возможный диапазон изменения среднего значения преобразуемого напряжения.

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, объясняемое необходимостью изменения постоянной составляющей на- 2,> пряжения на выходе интегратора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является времяимпульсный преобразователь, содержащий последовательно включенные переключатель биполярного напряжения, интегратор, блок сравнения, а также генератор прямоугольных биполярных импульсов, схему вычисления разности временных интервалов (2). цикличность преобразования задается генератором прямоугольных биполярных импульсов, которые поступают на вход интегратора, где суммируются с входным напряжением и напря- жением переключателя. Условием завершения уравновешивания является достижение равенства заряда интегратора в начале и в конце цикла преобразования. !

Недостатком известного преобразователя является низкая точность преобразования изза несимметрии биполярного тактирующего напряжения, необходимости вычисления временного интервала, отсутствие постоянной привязки конца цикла преобразования к тактирующим импульсам.

Указанные недостатки затрудняют использование времяимпульсното преобразователя при построении быстродействующих аналого-цифроI вых преобразователей и вносят дополнительные погрешности, связанные с тем, что необходимо некоторое время на считывание полученных результатов и установку пересчетных схем в нулевое состояние. Поскольку вычисление временного интервала длится весь период, потеря

5 времени на перечисленные операции входит в погрешность преобразования.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что н 10 преобразователь, содержащий генератор импульсов, триггер знака, последовательно саединененные переключающий блок и интегратор, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, к другому входу которого подклю- 15 чена шина опорного напряжения, введены счетный и управляющий триггеры, формирователь временного интервала и два управляемых коммутатора, к первым входам которых подключен выход блока сравнения, выходы первого управ- 20 ляемого коммутатора соединены со входами триггера знака, прямой выход которого подключен к первому входу формирователя временного интервала и второму входу второго управляемого коммутатора, выходы которого через 25 управляющий трипер подключены ко входу переключающего блока и второму входу формирователя временного интервала, третий вход которого соединен со вторым входом первого управляемого коммутатора, третьим 30 входом второго управляемого коммутатора и выходом счетного триггера, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, На фиг. 1 представлена функциональная

35 схема времяимпульснога преобразователя би полярных сигналов; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Времяимпульсный преобразователь содержит генератор 1 импульсов, счетный триггер 2, управляемые коммутаторы 3 и 4, триггер 5 зна40 ка, управляющий триггер б, переключающий блок 7, интегратор 8, блок 9 сравнении и формирователь 10 временного интервала.

Преобразователь работает следующим образом. При подаче на вход времяимпульсного

45 преобразователя положительного напряжения

Uz(t) и действии на входе блока сравнения положительного напряжения Uo выходное напряжение интегратора достигает уровня опорного напряжения Оапар в первом палупериоде, 50 который характеризуется единичным состоянием счетного триггера. В момент равенства напряжения на входе блока 9 сравнения на ега выходе появится единица, которая установит управляющий триггер б в нулевое состояние

55 и следовательно изменит полярность напряжения . иа входе интегратора 8 и направление изменейия выходного сигнала интегратора, чем обеспечи-, вается возвращение блока сравнения в исходное, 1

3 746923 для положительной полярности, состояние. На пряжение интегратора будет увеличиваться до прихода тактового импульса, означающего завершение цикла преобразования и начало нового. Тактовый импульс установит триггер 2 в единичное состояние, и по переднему фронту этого сигнала второй управляемый коммутатор

4 сформирует на счетном входе триггера б им-,, пульс, который изменит его состояние на противоположное, обеспечив равенство полярностей сигнала обратной связи и входного в начале цикла преобразования. Выходной сигнал первого коммутатора 3 в начале каждого цикла преобразования, в зависимости от состояния блока

9 сравнения, по переднему фронту единичного импульса триггера 2 подтверждает или изменяет в соответствии с полярностью входного сигнала состояние триггера 5 знака. Если полярность входного напряжения изменится, это приведет к тому, что сравнение произойдет во втором палупериоде, и коммутатор 4 не сформирует сигнал установки триггеров в нулевое состояние, и напряжение интегратора перейдет в отрицательную, tio отношению к U р область, и следукаций цикл преобразования начнется при действа на входе интегратора отрицательных напряжений -U„(t) и — U . Триггер 5 знака тоже изменит свое состояние в начале цикла преобразования.

Дальнейшая работа преобразователя аналогична описанной для U„(t) положительной полярности..

Выделение временного интервала (Ьт) осуществляется в формирователе 10 временного интервала.

Временной интервал, пропорциональный среднему значению напряжения выделяется элементом И из единичного импульса триггера 2 и сигнала блока сравнения.

Процесс преобразования в установившемся режиме описывается следующими уравнениями: д я положительных Uz(t)

K1Ux(t)+K>U J dt = - f fK>U<(t)-Кфа)атК для отр щательных U „(4 j

„Г jK> Uy(t)-Ka Uoj dt= -f (Kr Ux (t)+KOBU(>jdt,(2)

1 где + Up — напряжение с выхода переключающего блока; к -- К С, Кз > постоянные коэффициенты;

Т вЂ” период йреобраэования;

t> — момент равенства напряжений интегратора и опорного напряжения.

Из (1) и (2) получаем: и

Ux(t} = «+ ИР, ;

4 х() (Я1х() "

Ьт

Возможна ситуация, когда момент сравнения tq приходится на середину периода, в этом слунае среднее значение U„(t) =О и, следовательно, безразлично произойдет изменение полярносИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент С1ИА У 33058S6, кл. Н 340-447, 1968.

2. И1ляндин В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М., Энергия, 1973, с. 191.

5 746923 6 ти сигнала обратной связи или нет, так как на . и два управляемых коммутатора, к первым выходе формирователя временного интервала i входам которых подключен выход блока cpasht импульс будет отсутствовать. пения, выходы, первого управляемого коммутаВремяимпульсный преобразователь биполяр- тора соединены со входами триггера знака, йря-. ных сигналов позволяет: устранить биполярное мой выход которого подключен к первому вхотактирующее напряженйе и; следовательно, ду формирователя временного интервала и втовлияние его нестабильности на точность преоб- рому входу второго управляемого коммутатора, разования; закончить формирование временного выходы которого через управляющий триггер интервала и знака в первом полупериоде цикла подключены ко входу переключающего блока преобразования. О и второму входу формирователя временного интервала, третий вход которого соединен со вторым входом первого управляемого комФормула изобретения мутатора, третьим входом второго управляемого коммутатора и выходом счетного триггера, вход

Времяимпульсный преобразователь биполяр- g которого кодключен к выходу генератора имных сигналов, содержащий генератор импульсов, пульсов триттер знака, последовательно соединенные переключающий блок и интегратор, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, к другому входу которого подключена шина опорного напряжения, о т л и ч а юшийся. тем, что, с целью повышения точности, в него введены, счетный и управляющий триггеры, формирователь временного интервала

746923

Составитель Е. Мосолков

Техред Н. Бабурка

Корректор Н. Стец

Редактор Н. Ахмедова

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Заказ 3974/52 Тираж 995

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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