Преобразователь напряжения в интервалвремени

 

Союз Советскны

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 801239 (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлена 23.03.79! (21) 2742435/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Прнорнтет—

Опубликовано 30.01.81. Бюллетень ¹ 4

Дата опубликования описания 03.02.81 (5I)М. Кл.

Н 03 К 7/08

6Ьвударвтванвй кввытет

СССР ао аелвк ызе4ретеннй

ы вткрытый (5З ДК В21.3 (088.8) (72) Авторы изобретения н

В. М. Фролов, А. И. Федонин и М. П. Шадр

Пензенский филиал Всесоюзного научно-ис едовательского технологического института прибор строейия (73) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ6 НАПРЯЖЕНИЯ

B ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ ния t 2).

Изобретение относится к преобразованию параметров электрических сигналов и может быть использовано в составе информационно-измерительных систем автоматического контроля технологического процесса изготовления МОП-БИС.

Известны устройства для преобразова-. ния сигналов, основанных на интегрировании напряжения входного сигнала в течение фиксированного цикла с дальнейшим интегрированием во втором фиксированном цикле образцового напряжения в течение информативного интервала времени 1).

Основным недостатком устройств является низкая точность, обусловленная необходимостью осуществления операции переключения в цепи входного сигнала и низкое быстродействие, определяемое наличием второго цикла преобразования.

Также к недостаткам следует отнести пропуск информации во входном сигнале в течение второго цикла, что исключает возможность осуществления непрерывного интегрирования входного сигнала, необходимость осуществления которого возникает в целом ряде случаев.

Известное устройство для преобразования сигналов, работа которого основана на непрерывном интегрировании входного сигнала интегрирующим каналом в течение одного фиксированного цикла, причем с момента начала фиксированного цикла интегрируется сумма напряжения входного сигнала и образцового напряжения одного знака до момента равенства интегрального значения этой суммы постоянному пороговому уровню и последукнцим интегрированием в течение информационного интервала времени суммы напряжения входного сигнала и образцового напряжения другого знака до момента окончания фиксированного цикла.

В этом устройстве исключается отключение напряжения входного сигнала, а такИ же имеется возможность получения информации о напряжении входного сигнала эа один фиксированный цикл преобразова3 80

Основным недостатком устройства яв ляется низкое быстродействие, обусловленное тем, что при изменении напряжения входного сигнала, например, скачкообразным, в силу наличия в нем импульсной обратной связи возникает переходной процесс установления информационного интервала времени. Причем, число циклов установления информативного интервала времени с заданной погрешностью установления может быть значительным.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий интегратор, первый электронный ключ, второй электрон1ный ключ, переключаемый источник обра-, зцового напряжения, сравнивающее устройство, триггер, генератор тактовых импульсов, причем вход интегратора соединен с выходом первого электронного ключа и с выходом второго электронного ключа, выход интегратора подключен ко входу срввнивающего устройства и к управляющему входу переключаемого источника образцового напряжения, второй вход сравнивающего устройства подключен к общей шине, выход сравнивающего устройства соединен с первым входом триггера и с управляющим входом интегратора, выход переключаемого источника образцового напряжения соединен со входом второго электронного ключа, выход генератора тактовых импульсов подключен к управляющим входам электронных ключей и ко второму входу триггера З).

Основными недостатками данного преобразователя являются низкая точность, обусловленная наличием переключателя, необходимого для осуществления операции переключения в цепи входного сигнала для периодической коммутации U> и Ц, и низкое быстродействие, определяемое наличием второго цикла преобразования. Кроме того сюда относится и пропуск информации о входном сигнале в течение времени второго цикла преобразования, что исключает воэможность осуществления непрерывного интегрирования входного сигнала.

Бель изобретения - повышение точности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий интегратор, первый вход которого является входом преобразователя, второй вход подключен к выходу первого ключа, а выход через первый блок сравнения подключен к первому входу первого триггера, второй

2$

30 вторая шина которого подключена к первому входу дополнитвльного интегратора, соединенному вторым входом с.выходом первого ключа, выход дополнительного интегратора через второй блок сравнения подключен к первому входу второго триггере и информационному входу второго включа, управляющий вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход - с третьим входом дополнительного интегратора, второй вход второго триггера и переключающий вход переключаемого источника образцового напряжения подключены к выходу генератора тактовых импульсов.

На фиг. 1 изображена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь (фиг. 1) содержит основной интегратор 1, первый ключ 2, второй ключ Э, переключаемый источник

4 образцового напряжения, первый блок

5 сравнения, первый триггер 6, генератор 7 тактовых импульсов, второй триггер 8, второй блок 9 сравнения, дополнительный интегратор 10, блок 11 эапо Ыинания, блок 12 вычитания.

Нв фиг. 2 обозначены диаграммы форма 13 - напряжения входного сигналв; 14 - форма изменения интегрального значения, формируемого основным интегратором 1; 15 — форма изменения интегрального значения, формируемого дополнительным интегратором. 10.

Устройство работает следующим образом.

В очередном фиксированном цикле преобразования Т (п), длительность которого TGOI19t, осуществляется интегрирование напряжения входного сигнала. В результате в конце цикла нв выходе основного интегратора 1 формируется интегральное значение U (см. фиг. 2), ко1239 4 вход первого триггера соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход — с управляющим входом первого ключа, переключаемый источник образцового напряжения и второй ключ, введены дополнительный интегратор, второй триггер, второй блок сравнения, блок вычи— тания и блок запоминания, вход которого подключен к выходу основного интегратора, а выход - к первому входу блока вычитания, второй вход блока вычитания соединен со входом преобразователя, а выход — с информационным входом первого ключа и первой шиной переключаемого источника образцового напряжения, Преобразователь напряжения в ин »

1й тервал времени, содержащий интегратор, первый вход которого является входом преобразователя, второй вход подключен к выходу первого ключа, а выход через первый блок сравнения подключен к пер ч - .. му входу первого триггера, второй вход первого триггера соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выходс управляющим входом первого ключа, переключаемый источник образцового нащ пряжения и второй ключ, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности к быстродействия, в него введены дополнительный интегратор, второй триггер, второй блок сравнения, блок д вычитания и блок эапсминания, вход которого подключен к выходу основного интегратора, а выход - к первому входу блока вычитания, второй вход блока вычитания соединен со входом преобразователя, а вьасод - с информационным входом первого ключа к первой шиной переключаемого источника образцового напряжения, вторая шина которого кодключена к первому входу дополнительного интеграЗ® тара, соединенному вторым входом с выходом первого ключа, выход дополнительного интегратора через второй блок сравнения подключен к первому входу второго триггера и информационному входу

4в второго ключа, управляющий вход которого .соединен с выходом второго триггера, а выход - c третьим входом дополнительного интегратора, второй вход второго триггера и переключающий вход переключаемого источника образцового напряжения иОдключены K выходу генератора так товых импульсов.

Источникк информации, принятые во внимание при экспертизе

© 3. Авторское свидетельство СССР

% 505126, кл. Н 03 К13/17,,1973.

2. Авторское свидетельство СССР

14 365038 кл. Н 03 К 13/20, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

М 132863 кл. Н 03 К 13/20, 1960 (прототип).

5 80 ,тарое запоминается блоком 11 запомина- ния.

С началом следующего фиксированного цикла триггер 6 перебрасывается в единичное состояние, замыкая ключ 2, в результате чего наряду с интегрированием входного сигнала основным интегратором

1 производится интегрирование суммы сигналов, один из которых получен в ре. зультате запоминания интегрального значения Utt, à другой - ttstteprapottasss напряжения входного сигнала 0> до момента равенства выходного: значения интегратора 1 нулю, фиксируемого блоком 5 сравнения.

Б течение времени tttfh тЦ упомянутая выше сумма сигналов одновременно интегрируется дополнительным интегратором 10. Наряду с этим им осуществляется интегрирование образцового напряжения Цо .

Qanee продолжается интегрирование напряжения входного сигнала основным интегратором 1 для получения интегрального значения напряжения входного сигнала за фиксированный цикл Т 1, а дополнительным интегратором 10 - интегрирование образцового напряжения Uct до конца информативного интервала време ни », окончание которого определяется моментом равенства полученного интегрального значения нулю. Сформированный информативный интервал времени Т пропорционален среднему за время Т значению напряжения входного сигнала. Причем, в каждом следующем цикле интер вал Т пропорционален среднему значению напряжения входного сигнала эа предшествующий цикл..

Таким образом, быстродействие преФЬ- ° лагаемого преобразователя характеризуется временем одного фиксированного цикла вместо двух циклов известного преобразователя, причем длительность фикскро ванного цикла преобразования в данном преобразователе равна длительности одного цикла преобразования известного преобразователя. . Следовательно, предлагаемый преобразователь обладает большим быстродействием. Непрерывное интегрирование напряжения входного си1 нала исключает операцию переключения в цепи входного сигнала, что обуславливает более высокую точность преобразования. Кроме того, отсутствие пропуска информации о выходном сигнале поз1239 4 воляет осуществить непрерывное интегркрование входного сигнала, что также выгодно отличает его от известного преобразователя.

Формула изобретения

Рие. Я

Составитель С. Белан

Редактор Е. Лушникова Техред МЛоя Корректор М. Демчик

Заказ 10455/77 Тираж 999 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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