Преобразователь аналоговых сигналов во временной интервал

 

ОЛ ИСАЙ И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 949812 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.12.80 (21) 3227080/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

Н 03 К 13/20.Гэщйрстеенные немнтет

Опубликовано 07.08.82. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 17.08.82 (53) УДК 681.325 (088.8) аа делам лэебретеннй и етермтнй (72) Автор изобретения

В. И. Матвиив (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

ВО ВРЕМЕННОЛ ИНТЕРВАЛ

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике.

Известны преобразователи аналоговых сигналов во временной интервал, содержащие интегратор„ схему сравнения, блок управления, триггер, входной переключатель и ключ (1) .

Основным недостатком известных устройств является ограниченная функциональная возможность (преобразование только напряжения постоянного тока) . о

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь напряжения во временной интервал, содержащий входной переключатель, первый вход которого соединен со входной клеммой, элемент сравнения, выход которого соединен с первым входом 1s триггера и через ключ — с первым входом интегратора, блок управления (2).

Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, которое определяется постоянной времени интегратора, и наличие зоны нечувствительности вблизи нулевого уровня входных сигналов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь аналоговых сигналов во временной интервал, содержащий входной переключатель, первый вход которого соединен со входной клеммой, элемент сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера и через ключ с первым входом интегратора, блок управления, введены делители напряжения, линия задержки, усилитель-инвертор и формирователь запуска, через который входная клемма соединена со входом блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, через линию задержки с вторым входом триггера и с управляющим входом переключателя, второй вход которого через первый делитель напряжения и усилитель-инвертор подключен к выходу элемента сравнения и второму входу интегратора, выход которого через второй делитель напряжения соединен со вторым входом элемента сравнения.

На фиг 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь аналоговых сигналов во временной интервал содержит входной переключатель 1, формирователь 2 запуска, 949812

Формула изобретения

55

3 делители 3 и 4 напряжения, элемент 5 сравнения, триггер 6, усилитель-инвертор ?, линию 8 задержки, блок 9 управления, ключ 10, интегратор 11, содержащий резистор 12, конденсатор 13 и усилитель 14.

В исходном состоянии входной переключатель 1 находится в положении а, а ключ

10 замкнут и напряжение входного сигнала поступает на один из входов элемента 5 сравнения, входное напряжение которой через ключ 10 заряжает конденсатор 13 интегратора до величины равной

1-1инт. = 1 вх K где К вЂ” коэффициент деления делителя 4.

Следовательно, на втором входе элемента сравнения отслеживается входное напряжение. Время отслеживания входного напряжения определяется выходным сопротивлением элемента сравнения, сопротивлением ключа 10 и величиной конденсатора 13. Отслеживание входного напряжения на втором входе элемента сравнения происходит при любой полярности входного напряжения.

При измерении постоянного напряжения по сигналу с блока управления входной переключатель 1 устанавливается в положение б, а ключ 10 размыкается. Выходное напряжение элемента 5 сравнения резко возрастает до стабилизированного уровня, полярность которого зависит от полярности входного напряжения.

Выходное напряжение элемента 5 сравнения поступает на вход интегратора и на вход усилителя-инвертора 7, который на входе элемента 5 сравнения обеспечивает смещение противоположной полярности входного напряжения. Величина данного смещения выбирается равной зоне нечувствительности вблизи нулевого уровня входного напряжения.

Величина данного смещения компенсируется линией 8 задержки, которая устанавливает триггер 6 в единичное состояние.

При этом, на выходе триггера формируется начало импульса, пропорционального преобразуемому сигналу.

Стабилизированное напряжение элемента 5 сравнения через резистор 12 разряжает конденсатор 13 интегратора 11 до уровня напряжения смещения, и в момент равенства выходного напряжения делителей 3 и 4 срабатывает, элемент 5 сравнения и триггер 6 устанавливается в исходное состояние. Длительность выходного импульса триггера пропорциональна преобразуемому напряжению и определяется выражением

ЯС

= — 1вхUoH где RC — постоянная времени интегратора;

Uoä — величина стабилизированного уровня схемы сравнения.

После срабатывания элемента сравнения входной переключатель 1 и ключ 10 уста5

З0

4 навливаются в исходное состояние. При измерении амплитуды импульсных сигналов формирователь 2 в момент окончания входного импульсного сигнала выдает импульс на блок управления, и работа преобразователя происходит аналогично, как при преобразовании постоянного напряжения. Минимальная длительность входных импульсов ограничивается, в основном, переходными процессами в интеграторе, т,е. постоянной времени интегратора в момент отслеживания входного сигнала.

При измерении амплитуды синусоидальных переменных напряжений формирователь 2 выдает запускающий импульс через время, равное — 2 — после перехода входного напряжения через нуль.

Данное устройство можно также использовать для преобразований синфазной и квадратурной составляющих напряжений различных электрических цепей, для этого необходимо измеряемый сигнал подавать на вход входного переключателя, а опорный сигнал — на вход формирователя.

При формировании запускающего импульса в момент перехода опорного напряжения через нуль преобразователь преобразует во временной интервал квадратную составляющую и при формировании запускающих импульсов в момент Ч = —"—

2 синфазную составляющую.

Преобразователь аналоговых сигналов во временной интервал, содержащий входной переключатель, первый вход которого соединен со входной клеммой, элемент сравнения, выход которого соединен с первым входом.триггера и через ключ с первым входом интегратора, блок управления, отличаюи4ийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, в него введены делители напряжения, линия задержки, усилитель-инвертор и формирователь запуска, через который входная клемма соединена со входом блока управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, через линию задержки со вторым входом триггера и с управляющим входом переключателя, второй вход которого через первый делитель напряжения и усилитель-инвертор подключен к выходу элемента сравнения и второму входу интегратора, выход которого через второй делитель напряжения соединен со вторым входом элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 411630, кл. Н 03 К 13/20; 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 720717, кл. Н 03 К 1320, 1979 (прототип) .

949812

T«bz

4ъ Ырод ф пие еипря- Оревброзодакие пядям.епиг м е4 псе юяппРРО nrw neppwew dN mw

Составитель В. Махианов

Редактор Л. Горбунова Техред А. Бойкас Корректо р В. С и ни цк ая

Заказ 5495/47 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская. иаб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4