Преобразователь переменного напряжения в код

 

(72) Автор изобретения

И. М. федоров

Ордена Трудового Красного Знамени ин

Уральского научного центра АН (7l ) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В КОД

1а

1

Изобретение относится к электрическим измерениям в диапазонах инфраниз" ких и звуковых частот и может использоваться при экспериментальном определении амплитудно-фазовых частотных характеристик четырехполюсников, при акустических измерениях, исследованиях в системах автоматического. управления и регистрирования, в геофизике, биофизике и т.д., в частности. при преобразовании в цифровой код средневыпрямленного значения пере-. менного напряжения.

Известны цифровые приборы и преобразователи с промежуточньи превраще" нием входной величины в пропорциональное ей приращение частоты импульсной последовательности. Характеристики получаемого при этом, потока импуль" сов, связанные с соответствующими параметрами сигнала, находят .путем подсчета по определенному алгоритму числа импульсов эа фиксированный интервал времени с помощью суммирующего

2 счетчика импульсов или реверсивного счетчика, управляемого опорным напря- жением или входным сигналом (1).

Недостаток подобных преобразователей - сложность, обусловленная наличием микропроцессорного устройства обработки промежуточных результатов измерений.

Известен преобразователь перемен-" ного напряжения в код, содержащий последовательно соединенные запоминающее устройство, преобразователь код-аналог, измерительный частотный преобразователь и смеситель частоты, а также суммирующий счетчик импульсов, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом запоминающего устройства, реверсивный счетчик импульсов, входы которого подключены к выходам измерительного частотного преобразователя и генератора, подключенного к второму входу смесителя частоты 121.

4 4 запоминающее устройство (3У) 12. На эпюре 13 (фиг. 2)представлена временная зависимость коэффициента передачи K(t) цифрового аттенюатора, на эпюре 14 - сигнал управления клапана 5, который пропускает импульсную последовательность. с выхода смесителя частоты 4 к счетчику 6, если управляющий потенциал (эпюра 14) отличен от нуля.

В исходном состоянии (при t с 0 по эпюрам фиг. 2) счетчики импульсов установлены в нуль. Коэффициент передачи аттенюатора и выходное напряжение ПКА равны. нулю, в ЗУ записан код нуля, а СИ отключен от смесителя час-. тоты. На вход "Сброс" РСИ от блока управления подается импульсная последовательность .с периодом ч, равным, например, периоду обрабатываемого сигнала: ъ = 27!Я, где Я - частота преобразуемого напряжения. Генератор

10 вырабатывает синусоидальный сигнал с частотой и> . Входное напряжение устройства с помощью ИЧП преобразуется в поток импульсов с частотой о+ kU sinQt, где ы и k — соответственно центральная частота и крутизна модуляционной характеристики ИЧП., Uù =@3,т,/k — амплитуда обрабатываемого напряжения и а< - от" вечающая ей девиация частоты ИЧП.

При 1 = 0 начинается первый такт работы устройства. В течение интервала времени (а, 2л/Я = t) величина

K(t)=0 и РСИ накапливает результат

N (Жо - и )Я. Затем код N К передается в,ЗУ, превращается с помощью ,ПКА в постоянное напряжение и соответствующим образом сдвигает центральную частоту ИЧП, после чего за второй такт (при 5 g t < 2 i) в РСИ фиксируется

КОД

О !

Ng= а я.

C1 - f =)r где ., как и прежде, - коэффициент передачи цепи из последовательно соединенных ПКА и ИЧП. После окончания второго такта постоянная составляющая частоты ИЧП и частота генератора должны быть связаны соотношением

Если влияние нестабильности коэффициента передачи на смещение цен-. ральной частоты у(1-уК/ЯЯ минимально,то в результате получаем систему

3 94598

Это устройство имеет недостатокмалое быстродействие из-,за наличия инерционной астатической системы автоматической подстройки центральной частоты и7О измерительногс .частотного

5 преобразователя. Система подстройки уменьшает разность частот W - Wl

О где и — частота автогенератора, до уровня в (< u3

LlJ

N Q ) 1 0 за in=)+er,< (8n - — ЙП

- Q И0периодов обрабатываемого сигнала, Здесь у - коэффициент передачи цепи из последовательно соединенных преобразователя код-аналог и измерительного частотного преобразователя (ИЧП), О, — девиация частоты ИЧП и Я - частота обрабатываемого напряжения.

Цель изобретения - увеличение быст родействия.

Для этого в преобразователь переменного напряжения в код, содержащий последовательно соединенные запоминающее устройство, преобразователь коданалог, измерительный частотный преобразователь и смеситель частоты, а также суммирующий счетчик импульсов, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом запоминающего устройства, реверсивный счетчик импульсов, входы которого подключены к выходам измерительного частотного . преобразователя и генератора, подключенного к второму входу смесителя частоты, введены клапан и цифровой аттенюатор, включенный между выходом реверсивного счетчика импульсов и входом запоминающего устройства, причем выходы блока управления подключены

4В к управляющему входу цифрового аттенюатора, входу "Сброс" реверсивного счетчика импульсов и управляющему входу клапана, через который выход смесителя частоты соединен с входом . суммирующего счетчика импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - эпюры, иллюстрирующие его работу.

Преобразователь включает вход 1, преобразователь 2 код-аналог (ПКА), измерительный частотный преобразователь (ИЧП) 3, смеситель 4 частоты; клапан 5, суммирующий счетчик 6 импульсов (СИ), выход преобразователя 7, цифровой аттенюатор 8, реверсивный счетчик импульсов (РСИ} 9, генератор 10,. блок 11 управления, 5 9459 из двух уравнений с двумя неизвестнымиу/Яи К: — 4- — КМ " @1 =0>

% отсюда К = 0,25, Я = 2 °

Таким образом, в течение третьего такта 1при 2 4 t < 3i) центральная частота ИЧП равна частоте автогенератора. Смеситель частоты 4 с помощью 16 клапана 5 управляемого потенциалом на эпюре 14 (фиг. 2) подклочается к счетчику импульсов 6, который за время 2Х,Я накапливает код N = 2ы, /УЯ, пропорциональный искомому средневыпрямленному значению переменного наи ряжения.

Погрешность преобразования: d в данном случае возникает из-за температурной и временной нестабильности

hk крутизны k модуляционной характеристики ИЧП, что ведет к изменению коэффициента передачи прямой .цепи преобразования и смещению о - частоты w - fN относительно частоты цд о автогенератора. Первая составляющая погрешности учитывается при калибровке устройства, вторая компонента:пре" небрежимо мала в сравнении с первой.

Если a k « k, то

36 ш (о д1с ,. gk 1 (w0 w )g (bk) - hk)

2 ю k

Предложенный преобразователь сред- 33 невыпрямленного значения переменного напряжения в код позволяет искомую информацию получить в течение трех периодов обрабатываемого сигнала против, например, 13 периодов, необходи- 40 мых для нормального функционирования известного. Увеличение быстродействия достигается превращением астатической системы автоматическо" подстройки центральной частоты ИЧП в стати- 43 ческую систему путем создания входа

"Сброс" и РСИ и подключенйя этого входа к блоку управления для периодического стирания содержимого РСИ.

84 е

Установка между РСИ и ЗУ цифрового аттенюатора с изменяемым во Йремени коэффициентом передачи и включения между смесителем частоты и суммируюI щим счетчиком импульсов нового узлаклапана, который подключает СИ к сме. сителю только в течение третьего такта работы устройства, увеличивают быстродействие и редлагаемого устройства. формула изобретения .

Преобразователь переменного напряжения в код, содержащий последователь но соединенные запоминающее устройство, преобразователь код-аналог, измерительный частотный преобразователь и смеситель частоты, а также суммирую щий счетчик импульсов, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом запоминающего устройства, реверсивный счетчик импульсов, входы которого подключены к выходам измерительного частотного преобразователя и генератора, подключенного к второму входу смесителя частоты, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в не-. го введены клапан и цифровой аттенюатор, включенный между выходом реверсивного счетчика импульсов и входом запоминающего устройства, причем вы ходы блока управления подключены к управляющему входу цифрового аттенюатора, входу "Сброс" реверсивного счетчика импульсов и управляющему входу клапана, через который выход смесителя частоты соединен с входом суммирующего счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при эскпертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2 870 148/18-21, кл. H 03 K 13/20, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

И 741452, кл. Н 03 К 13/02, 1977

- (прототип) .

945984

Фиа2

Состав итель В. Махна нов

Рецактор А. Козориз Техреду С. Мигунова Корректор B° . Бутяга

Заказ 5349/74 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303 Москва, Ж-Я Раушская наб. g. 4/g

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