Преобразователь напряжения во временной интервал

 

„„884132

Союз Советснмк

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву % 801245 (22) Заявлено 14.03,80 (2! ) 2893029/18-21 с присоединением заявки М(23) П риоритет

Опубликовано 23.11,81. Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 26,11,81 (5()М. Кл.

Н 03 К 13/20 твеударетеанныИ квинтет

СССР во делам изебретенив и открытий (53)УДК 681 ° ,32S(088,8) (72) Авторы изобретения

B. С. Гутников и В. Н. Ашанин

Ленинградский ордена Ленина политехническ им. М. И. Калинина (71) Заявитель (S4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ

ИНТЕРВАЛ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применено при построении цтарровых измерительных устройств.

По основному авт, св. % 801245 известен преобразователь напряжения во временной интервал, содержащий первый интегратор, первый вход которого соединен с источником преобразуемого напряжения, логический элемент ИЛИ, первый

10 вход которого подключен к выходу первого интегратора, а второй - к источнику тактовых импульсов, промежуточный усилитель, повторитель напряжения, выпол15 ценный на операционном усилителе,,к неинвертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения, а выход соединен с вторым входом первого интегратора я первым входом второго интегратора, выход которого через нуль-орган и диод соединен с

BTophlM входом второго интегратора (1).

Недостатком известного устройства является невозмож ность преобразования

;напряжения двух полярностей.

11ель изобретения - преобразование напряжений разных полярностей.

Бель достигается тем, что в преобразователь, содержащий первый интеграгор, первый вход которого соединен с источником преобразуемого напряжения,,логический элемент ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу первого интегратора, второй - к источнику taxтовых импульсов,.а выход через промежуточный усилитель соединен с входомповторителя напряжения, выполненного на операционном усилителе, к неинвертирующему входу которого подключен. источник опорного напряжения, а выход соединен с вторым входом первого интегратора и пер» вым входом второго интегратора, выход которого через нуль-орган и диод соединен с вторым входом второго интегратора, введен нормирующий преобразователь с коэффициентом передачи — 1/3, 8841 вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход к дополнительному входу второго интегратора.

На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема преобразователя, на фиг, 2 - временные диаграммы напряжений в различных точках схемы.

Устройство содержит первый. интегратор 1, выполненный на резисторе 2, конденсаторе 3 и операционном усилителе 4, выход последнего подключен к первому входу логического элемента ИЛИ 5, выполненного на резисторах 6 и 7 и диодах 8 и 9. Выход логического элемента

ИЛИ 5 соединен с входом промежуточного усилителя 10, выполненного на транзисторе 11 и резисторе 12. Выход промежуточного усилителя 10 через диод 13 соединен с входом повторителя 14 напряжения, выполненного на резисторе 1 5 и операционном усилителе 1 6, к неинвертируюшему входу которого подключен источник опорного напряжения (ИОН)17. К выходу повторителя 14 напряжения подключен первый вход второго интегратора 2

l8, выполненный на резисторах 19 и 20, конденсаторе 21 и операционном усилителе 22, к неинвертируюшему входу которого подключен выход нормируюшего преобразователя 23 с коэффициентом передачи, равным — 1/3, выполненного на операционном усилителе 24. Вход преобразователя 23 подключен к источнику 17 опорного напряжения. К выходу интегратора 18 подключен вход нуль-органа 25, выполненного на операционном усилителе

26, выход которого через диод 27 подключен к второму входу интегратора 18.

На временных диаграммах фиг. 2 представлены управляющие тактовые импульсы 28, преобразуемое напряжение 29, опорное напряжение 30, напряжение на выходе первого интегратора 31:, напряжение на выходе повторителя 32, напряжения на входе 33 и выходе 34 нуль-орга45 на.

Управление работой преобразователя осуществляется с помощью тактовых импульсов, имеющих в первый такт работы преобразователя уровень "логическая 1", а во второй — "0". В первый. такт под действием положительного тактового напряжения транзистор 11 открывается, в результате чего запирается диод 13. Во второй такт на вход промежуточного усилителя 10 поступает сигнал с выхода ин-. тегратора 1, под влиянием которого закрывается транзистор 11., отпирая диод 13.

32

В момен г 4.1 интегратор 1 находится в исходном состоянии, диод 13 заперт и напряжение на выходе повторителя 14 равно опорному. напряжению Оо фиг.2. Поэтому в интервале времени (Ь вЂ” -() на выходе интегратора 1 есть результат интегрирования разности значений опорного и преобразуемого напряжений. В момент

4 g на выходе интегратора

me С вЂ” постоянная времени интегра1 тора 1.

В момент - -, открывается диод 13,в результате чего сигнал с выхода интегратора 1 поступает через промежуточный усилитель 19 на инвертируюший вход усилителя 16, который при этом представляет собой усилитель напряжения, и наФ пряжение на его выходе скачком изменяется от значения (Jo до напряжения насыщения ()„с. На вход интегратора.1 в интервале времени. (Ь - - 1 поступают напряжения U Х и 0 Н с в моме 4 з достижения выходным йапряжением интегратора 1 величины U / k p, где К„, коэффициент усиления промежуточного усилителя, усилитель 1 6 выходит иэ насыщения, в результате чего замыкается контур глубокой отрицательной обратной связи (ООС), охватывающий усилители

2 и 16, промежуточный усилитель 10 и логический элемент ИЛИ 5.

Для преобразуемого напряжения замкнутый контур представляет собой апериодическое звено первого порядка с постоянной времени tq j K go К 44 где К 4 - коэффициент усице усилителя 14. Так как K4g . К„4>> 1, значение постоянной времени мало, и напряжение на выходе усилителя 16 после весьма короткого переходного процесса становится равным 0 ((4 ) и поддерживается на данном уровне до момента Ь4, когда запирается диод 1 3.

Площадь импульса за интервал (4>-1у) определяется величиной (+ 1 ) U -Q ß,ô )

Напряжение, поступающее на вход интегратора 18:в интервале времени (Ь - 6 ), равно Оо, в интервале (ty- -6д.)- 0дс, и в интервале (, —

1 )- О . Кроме того, на третий вход второго интегратора поступает напряжениеQ/y с нормирующего преобразователя.

Интегратор 18 по момента времени находится в исходном состоянии, 884 132 при котором нулевое напряжение на его выходе поддерживается замкнутым контуром ООС, охватываклцим через диод 27 усилители 22 и 26. В момент 4g на вход интегратора 18 поступает напряжение О с, в результате чего срабатывает нуль-орган 25, скачком изменяющий свое состояние. Диод 27 запирается, размыкая цепь ООС. Выходное напряжение интегратора 18 в момент kq достигает значения НС

U « ) = Ь- 2/ нее 4 Чу16 Д З я 4 a i где à — постоянная времени интегратора 18.

В момент Ь. начинается интегриро вание Ug, и в момент 6 достижения . выходным напряжением интегратора нулевого уровня срабатывает нуль-орган 25, скачком изменяюший свое состояние, Через диод 27 замыкается контур ООС, В момент Ь напряжение на выходе интегратора 18 равно нулю. т,е.

НС < (- 3 2) (+ñ(t

6 о (g t ) (+6 4) (5 ф

00 0

Вс в 2 Эз 1в с18

Функция преобразования имеет вид:

5 (a -Ф ) т =-т- — — т.

4 ъОх

4- К 4 4 Uî

При входном сигнале 0 равном нулю, выходной интервал равен 1/4 7, прн

О < 0 интервал изменяется от 1/4 Т до

1/2Т, а при U y 0 - от 0 до 1/4 Т.

Формула sýобретения

Преобразователь напряжения во временной интервал по авт. св. M. 801245 отличающийся тем, что, с це20 пью преобразования напряжения разных по.лярностей, в него введен нормирующий преобразователь с коэффициентом передачи - 1/3, вход которого> подключен к, источнику опорного напряжения, а выход2$ к дополнительному входу второго интегра тора.

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N - 801245, 31.10.79 (прототип), 884132

Ф ) ) 1 фиг. 2

ВНИИПИ Заказ 10255/85 Тираж 991 Подписное

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