Интегрирующий преобразовательнапряжения b интервал времени

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресйублик

<>809560

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 0504.79 (21) 2747158/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 2&0281. Бюллетень 89 8 (53)м. Кд.з

Н 03 К 13/20

Государственный комнтет

СССР оо делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 681.325 (088.8) Дата опубликования описания 2802.81

В. М. Фролов, A. Б. Андреев, N. П. Шадрин; и A. A. Богородицкий (72) Авторы изобретения (Г .с. „

И» ;; .„;,.

Пензенский филиал Всесоюзного научно-исследовеуеды кого технологического института приборостроения (71) Заявитель (54) ИНТЕГРИРУ»»»»Щ4Я ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к цифровой электроиэмерительной технике и может быть использовано в цифровых измерителях напряжения постоянного и переменного тока.

Известен интегрирующий преобразователь, содержащий входную клемму, переключаемый источник образцовых напряжений, интегратор на основе усилителя постоянного тока с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, нуль-орган, вход которого соединен с выходом интегратора, триггер, один из входов которого подключен к выходу нуль-органа и к управляющему входу интегратора, а выход соединен с выходной клеммой, а также два резистора, два ключа н генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с другим входом триггера и с управляю-2© щими входами ключей, сигнальные входы которых подключены соответственно ко входной клемме и к выходу переключаемого источника образцовых напряжений, а выходы соединены с резисторами, при этом другие выводы резистора подключены к двум входам интегратора(Ц, Недостатками этого преобразователя являются низкая точность и малое быстродействие. 30

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в известный интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий переключаемый источник образцовых напряжений, выход которого соединен со входом первого резистора, выход которого соединен с инвертирующим входом интегратора на основе усилителя постоянного тока с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, выход которого соединен со входом нульоргана, выход которого соединен с интегратором и первым входом триггера, выход которого соединен с выходной клеммой, генератор импульсов, выход которого соединен со вторым входом триггера и управляющим входом ключа, выход которого соединен со вхо- . дом интегратора, а сигнальный входс выходом второго резистора, вход.которого соединен.со входной клееной, введены дополнительный ключ, второй усилитель постоянного тока и второй конденсатор, повторитель напряжения, вход которого соединен с первой обкладкой второго конденсатора и sxo809560

Преобразователь работает следую- gg щим образом.

Пусть на входную клемму 1 устройства подается отрицательное напряжение 0„ . В момент времени t о переднему фронту импульса генератора 12 тактовых импульсов замыкаются ключи

3 и 4. В результате чего напряжение, сформиронанное на конденсаторе 15 эа время — t„ в предыдущем такте, равно

$0 (>) U - м (т — т), 0 ктс15 где R< — сопротивление резистора 5;

С вЂ” емкость конденсатора 15; (т (< Т) падает до нуля вследствие того, что нри замыкании ключа 4 происходит принудительное выравнивание потенциалов точек а и Ь (фиг. 1) по следующей цепи разряда конденсатора 46

15: левая обкладка конденсатора 15, аамкнутый ключ 3, левая обкладка конденсатора 9, праная обкладка конденсатора 9, выходное сопротивление усилителя 8 постоянного тока, выходное 45 дом ключа, а выход повторителя на пряжения соединен с иннертирующим входом усилителя постоянного тока и сигнальным входом дополнительного ключа, выход которого соединен с выходом второго усилителя, со второй обкладкой второго конденсатора и с первым входом переключаемого источника образцовых напряжений, при этом управляющий вход второго ключа соединен с выходом генератора тактовых импульсов, и с вторым входом переключаемого источника образцовых напряжений, а неинвертирующий вход второго усилителя постоянного тока соединен с общей шиной.

На фиг. 1 изображена функциональ- 15 иая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы (а— измеряемое напряжение на входной клемме; б — напряжение на выходе генератора тактовых импульсов; н — напряже- ® ние на выходе усилителя постоянного тока; r — напряжение на выходе интегратора; д — напряжение на выходе нуль-органа; е — напряжение на выходе триггера; ж — напряжение на выходе переключаемого источника образцового напряжения).

Устройство содержит входную клемму 1, переключаемый источник 2 образцовых напряжений, ключ 3 и дополнительный ключ 4, два резистора 5 и б, интегратор 7 на основе усилителя 8 постоянного тока с конденсатором 9. в цепи отрицательной обратной связи, нуль-орган 10, триггер 11, генератор

12 тактовых импульсов, выходную клем- Зэ му 13, повторитель 14 напряжения, второй конденсатор 15 и второй усилитель 16 постоянного тока. сопротивление усилителя 16 постоянного тока, праная обкладка конденсатора 15. Для предотвращения разряда конденсатора 15 через замкнутый ключ

4 в цепь между ними введен повторитель .14 напряжения с малым значением входного тока. Процесс разряда конденсатора 15 описывается следующим соотношением

U (Т вЂ” Т ) = Э Т

J (2)

5 15 5 где Ю9 — эквивалентный ток разряда.

При этом осуществляется перенос интегрального значения U с конденсатора 15 на конденсатор 9 интегратора 7. Одновременно интегратор 7 осуществляет интегрирование измеряемого напряжения через резистор 5 и замкнутый ключ 3 и образцового напряжения

U> переключаемого источника 2 образцовых напряжений до момента времени когда выходное напряжение усилителя 16 постоянного тока оказывается равным нулю. К этому времени на конденсаторе 9 сформируется интегральное значение, определяемое выражением

Ох

3 О

U,ù„= =(„+ — ) Т„, (3) 5 9 9 6 9 где C9 — емкость конденсатора 9;

R< — сопротивление резистора б.

После окончания разряда конденсатора 15, в течение оставшегося времени до окончания импульса длительностью Т> (момент времени t4) интегратор 7 интегрирует лишь сумму напряжений 01 и 0н. За это нремя на конденсаторе 9 сформируется значение, определяемое выражением

0х U0

02М= (R (Т2 ") (4

5 9

В момент времени задним фронтом тактового импульса с выхода генератора 12 тактовых импульсов размыкаются ключи 3 и 4. В результате на конденсаторе 15 происходит накопление нового заряда, соответстнующего измеряемому напряжению UÄ, а интегратор 7 продолжает интегрирование образцового напряжения 0п. В момент времени с ныходное напряжение интегратора 7 достигает нуля, что приводит к срабатыванию нуль-органа 10, на выходе которого вырабатывается импульс длительностью t6- tg. В течение интервала времени tq — t .âÈõoäíoå напряжение интегратора 7 поддерживается равным нулю. Яа интервал времениЦ вЂ” t на конденсаторе 9 будет сформировано интегральное значение, определяемое выражением

U3 RС (х 2) 9

809560

В момент времени t< передним Аронтом очередного тактового импульса с генератора 12 тактовых импульсов замыкаются ключи 3 и 4, и цикл работы повторяется. ИнАормативный интервал времени Т = t>- t> выделяется с помощью триггера 11 от момента начала тактового импульса (момент времени t ) до момента равенства нулю выходного на-пряжения интегратора 7 (момент времени tg). Процесс Аормирования интегральных значений на конденсаторе 9 характеризуется равенством нулю их суммы в течение периода преобразования Т, т. е. операцию переключения в цепях измеряемого и образцового напряжений. Это повышает точность преобразования, так как исключается лияние параэитных параметров ключей. Таким образом, устройство является более точным и

5 обладает большим быстродействием.

Формула изобретения цх

Т

)Q Интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий переключаемый источник образцовых напряжений, выход которого соеди3 нен со входом первого резистора, вы(6) ход которого соединен с инвертирующим входом интегратора на основе усилиПодставив (2), (3), (4) и (5) в теля постоянного тока с конденсато(6) и произведя преобразования выра- Ром в цепи отрицательной обратной свяжения, получим функцию преобразования зи, неинвертирующий вход которого сонапряжения в интервал времени о единен с общей шиной, выход которого

В соединен со входом нуль-органа, выход

Т 6

Х (7) которого соединен с интегратором и

R первым входом триггера, выход которого соединен с выходной клеммой, геСмена знака измеряемого напряжения нератор импульсов, выход которого coUх, например в момент времени 2 единен со вторым входом триггера и приводит к изменению знака и значения управляющим входом ключа, выход котоскорости изменения выходного напря- рого соединен со входом интегратора, жения усилителя 16 постоянного тока. а сигнальный вход — с выходом второго

Начиная с момента времени, это на- Резистора, вход которого соединен со пряжение становится меньше нуля. По 30 входной клеммой, о т л и ч а ю щ и йэтому признаку осуществляется подго- с я тем, что, с целью повышения точтовка переключения полярности обраэцо- ности и быстродействия, в него ввевого напряжения. По переднему фронту дены дополнительный ключ, второй усиочередного тактового импульса с выхо- литель постоянного тока и второй конда генератора 12 тактовых импульсов 35 денсатор, повторитель напряжения, источник 2 переключаемых образцовых вход которого соединен с первой обнапряжений срабатывает и на его выхо- кладкой второго конденсатора и входом де появляется образцовое напряжение ключа, а выход повторителя напряжеU< другого знака. В остальном работа ния соединен с инвертирующим входом предлагаемого устройства при измеря- 4О усилителя постоянного тока и сигнальемом напряжении U> другой полярности ным входом дополнительного ключа, выосуществляется аналогично. ход которого соединен с выходом втоСформулированный инАормативный рого усилителя, со второй обкладкой интервал Т„ пропорционален среднему второго конденсатора и с .первым вхоза время Т преобразования значению дом переключаемого источника образизмеряемого напряжения И>, при этом 4% цовых напряжений, при этом управляв каждом текущем такте преобразова- ющий вход второго ключа соединен с ния интервал времени Т> пропорциона- выходом генератора тактовых импуль.лен среднему значению U> за првдиду- сов и с вторым входом переключаемощий такт, т. е. быстродействие пред- го источника образцовых напряжения, лагаемого устройства характеризуется $0 а неинвертирующий вход второго усивременем Т одного фиксированного так- лителя постоянного тока соединен с та, вместо двух, характерных для из- общей шиной. вестного устройства, что значительно Источники информации, повышает быстродействие. принятые во внимание при экспертизе

Непрерывное интегрирование измеря- у 1. Авторское свидетельство СССР емого напряжения, осуществляемое в В 132863, кл. Н 03 К 13/20, 1960 предлагаемом устройстве, исключает (прототип).

809560

Pve. Л

Заказ 458/78

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

Составитель А. Кузнецов

Редактор с. шевченко техред А.Бабинец корректоР н. ГригОРук