Преобразователь напряжения во временнойинтервал
Союз Советскни
Сюцналнстнчаскнк
Республик
ОПИСАНИЕ
<п 801245
ИЗОБРЕТЕНИЯ
* ,r
К АВТОИЖОМУ Св ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву— (22) Заявлено 23.03.79 (21) 2740338/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—
Опубликовано 3001.81. Бюллетень М 4
Дата опубликования описания 300 М1 р )м. кл.
Н 03 К 13/20
Государственный комнтет
СССР по делан нэобретеннй н открытнй (53) УДК 681. 325 (088.8) - ази. р
0 3 уД > (72) Авторы изобретения
В. С. Гутников и В. Н. Ашанин
Ленинградский ордена Ленина полнтехнич институт им. М. И. Калинина (7! ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ
ИНТЕРВАЛ
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применено при построении цифровых измерительных устройств.
Известен преобразователь напряжения во временной интервал, содержащий интегратор с устройством возврата к начальному состоянию и нульорган (1) !
О
Недостатком его является пониженное быстродействие.
Известен преобразователь напряжения во временной интервал, содержащий первый интегратор, промежуточный усилитель, повторитель напряжения, выполненный на операционном усилите- ле, к неинвертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения, второй интегратор, первый вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, нуль-орган, вход которого соединен с выходом второго интегратора (2)
Недостатками этого преобразователя являются пониженные быстродействие и надежность, обусловленные наличием ключей с управляющим входом.
Цель изобретения — повышение быстродействия и надежности преобразования.
Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе напряжение во временной интервал, содержащем первый интегратор, промежуточный усилитель, повторитель напряжения, выполненный на операпионном усилителе, к неинвертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения, второй интегратор, первый вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, нуль-орган, вход которого соединен с выходом второго интегратора, к входу промежуточного усилителя подключен выход логического элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй с источником тактового напряжения, выход промежуточного усилителя через первый диод соединен с входом повторителя, а выход нуль-органа че рез второй диод соединен со вторым входом второго интегратора.
На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграмвы напрякений в различных точках схемы.
Устройство содержит первый интегратор 1, выполненный на операционном
801245
SO
6$ усилителе 2, конденсаторе 3, резис торе 4. Выход интегратора 1 подключен к первому входу элемента ИЛИ 5 выполненного на резисторах 6 и 7 и диодах 8 и 9. Выход элемента ИЛИ 5 подключен к входу промежуточного усилителя 10, выполненного на резисторе 11 и транзисторе 12. Выход усилителя 10 через диод 13 соединен с входом понторителя 14, ныполненного на резисторе 15 и операционном усилителе 16, к неинвертирующему входу кото-. рого подключен источник опорного напряжения 17. K выходу повторителя 14 подключен первый вход второго интегратора 18. выполненного на резисторе 19,, операционном усилителе 20, конденсаторе 21, резисторе 22. К выходу интегратора 18 подключен вход нуль-органа 23, выполненного на операционном усилителе 24, выход которого через диод 25 подключен ко второму входу интегратора 18.
На временных диаграммах представлены тактовое напряжение 26, опорное напряжение 27, входное напряжение 28, напряжение 29 на выходе первого интегратора, напряжения 30 и 31 на первом входе второго интегратора и его выходе соответственно, напряжение 32 на выходе нуль-органа.
Устройство работает следующим образом.
C источника тактового напряжения поступают импульсы для управления работой элемента ИЛИ 5, имеющие в первый такт работы преобразователя уровень логической "1", а но второй
"0". В первый такт под влиянием положительного напряжения открывается транзистор 12, н результате чего запирается диод 13. Во второй такт на вход промежуточного усилителя 10 поступает сигнал с выхода интегратора 1 под действием которого закрывается транзистор 12, отпирая диод 13. В момент времени с„ (фиг. 2) интегратор
1 находится в исходном состоянии, диод 13 заперт, напряжение на выходе повторителя 14 равно опорному напряжению U . В интервале времени t„< t < t интегратор 1 интегрирует с постоянной времени 1„ разность входного напряжения U è опорного напряжения
0 и в момейт времени с, соответствующий половине периода тактового напряжения Т, напряжение U<<(t>) на вы оде интегратора 1 принимает величину
Т
V 6 =u-u
И1(2) (Х 0) Я1 (1)
В момент t открывается диод 13, в результате чего напряжение с выхода интегратора 1 поступает через промежуточный усилитель 10 на инвертирую" щий вход усилителя 16, который при этом представляет собой усилитель напряжения, и напряжение íà его выходе скачком изменяется от значения опорного напряжения 0р до напряжения на— сыщения U с, Напряжение на выходе интегратора 1 равно проинтегрированному значению напряжения U H U11
B момент с достижения выходным на2 но пряжением интегратора 1 величины
/ где К р — коэффициент усиления усилителя 10, усилитель 16 выходит из насыщения, н результате чего замы— кается контур глубокой отрицательной обратной связи, охватывающий усилители 2 и 16,промежуточный усилитель 10, элемент ИЛИ 5. Для преобразуемого напряжения замкнутый контур представляет собой апериодическое звено первого порядка с постоянной времени Z /К К 1х, где К вЂ” коэф1 1О фициент усиления усилителя 16. Значение постоянной времени очень мало, так как К К (1. В результате напряжение на вйходе усилителя 16 н момент
20 t, после весьма короткого переход— ного процесса, становится равным
UX(t) и поддерживается на данном уровне до момента t4, когда закрывается диод 13.
Площадь импульса на выходе Пф за интернал времени (t> - t2) определяется величиной нт
ННС (Сз С2 ) = 2 0(С 3 С 1)
30 Интегратор 18 на интервале време— ни, предшествующем моменту t, находится в исходном состоянии, при котором нулевое напряжение на его выходе поддерживается замкнутым кон35 туром отрицательной обратнОй связи, охватывающей через диод 25 усилители 20 и 24.
В момент t на вход интегратора
18 поступает йапряжение 0н, в ре40 эультате чего срабатывает нуль-ор.— ган 23, скачком изменяющий свое состояние. Диод 25 запирается, размыкая цепь обратной связи. Выходное напряжение интегратора 18 в момент достигает значения
0с1щ (с4) = г- (ХЗ" 2) (с4 з), где Х вЂ” постоянная времени интег18 ратора 18.
С момента t4 начинается интегриронание опорного напряжения и в момент t выходное напряжение интегратора 18 достигает нулевого
5. уровня, что приводит к срабатыванию нуль-органа 23, скачком изменяющего свое выходное напряжение. Через диод
25 замыкается контур обратной связи, поддерживающий нулевой уровень на выходе интегратора 18 до начала следующего такта.
В момент с напряжение на выходе интегратора 1В равно нулю, т.е. (с.з t2) (t4 сз) — (tJ 1- )=0 () 801245
ФОрмула изобретения
Фи 1
С учетом выражения (2 h функция преобразования устройства имеет вид: -1.д =Тх " т
0о где Т вЂ” выходной интервал времени.
М
Как видно из (5), точность предлагаемого устройства не зависит от величины параметров элементов цепи пре образователя, а определяется лишь стабильностью 00 и Т.
Повышение надежности устройства достигается за счет снижения общего числа элементов и замены ключей с целью управления диодами, а повышение быстродействия — за счет исключения влияния инерционности ключей.
Преобразователь напряжения во вре- ® менной интервал, содержащий первый интегратор> промежуточный усилитель, повторитель напряжения, выполненный на операционном усилителе, к не-:. инвертирующему входу которого под- )$ ключен источник опорного напряжения, второй интегратор, первый вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, нуль-орган, вход которого соединен с выходом второго интегратора, отличающийся тем, что с целью повышения быстродействия и надежности, к входу промежуточного усилителя подключен выход логического элемента ИЛИ, первый вход которого . соединен с выходом первого интегратора, а второй — с источником тактового напряжения, выход промежуточного усилителя через первый диод соединен с входом повторителя напряжения, а выход нуль-органа через второй диод сое» цинен с вторым входом второго интегра тора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Заявка Великобритании 9 1448770 кл. Н 03 К 7/08, 08.09.76.
2. Шахов 3. K. Интегрирующий преобразователь напряжения в сигнал ШИМ беэ прецизионных ключей. -"Приборы и техника эксперимента", 1976, 9 6, с. 90-91 (прототип) .
Рце. г
Составитель В. Дмитриев
Редактор С. Шевченко Тех е М.Голинка Ко ектор Н. Швыдкая
Заказ 70% 6 Тираж 999 Подписное
ВНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва Ж-35 Рауш филиал ППП Патейт, r. У
