Преобразователь периода следования импульсов в напряжение

 

(„) 984040

ОП ИСАИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскими

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26 . 06. 81 (?1) 3307003/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.12.82Ьюллетень ¹ 47

fgg) Ктт 3

Н. 03 K 13/20

Государственный комитет

СССР

IIo делам изобретений н открытий ЮЗ) УДК 681. 325 (088.8 ) Дата опубликования описания 23. 12. 82 (72) Авторы изобратения

A.B. Кулешов и А.К, Климков

Отделение Всесоюзного научно-исследов института электромеханики (71) Заявитель

1 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРИОДА СЛЕДОВАНИЯ

ИМПУЛЬСОВ В НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к электрическим измерительным преобразователям и может быть применено в автоматизированных системах управления и контроля, электромедицинской аппаратуре..

Известен преобразователь периода следования импульсов в напряжение, содержащий входной счетный триггер, аналоговый сумматор и два канала формирования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит источник разнополряного эталон-. ного напряжения, соединенный через ключ со входом интегратора-с компенсатором постоянной составляющей, кроме того, в каждый канал формирования линейно изменяющегося напряжения введены счетный триггер, выход которого подключен к управляющему входу ключа, и инвертор, вход которого подключен к выходу интегратора, причем выходы интегратора и инвертора каждого канала соединены через диоды со входами аналогового сумматора, а входы сЧетных триггеров обоих каналов подключены к выходам входного ,счетного триггера (1 2.

Недостатком этого преобразователя является невысокая точность преобразования.

Известен также преобразователь периода следования импульсов в напряжение, содержащий источник разнополярного эталонного напряжения, аналоговый сумматор, первый и второй триггеры управления, входной счетный триггер, счетный вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а нулевой и единичный выходы подключены соответственно к счетным входам триггеров управления, первый и второй каналы формирования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым ключом в цепи обратной связи и вторым ключом, включенным между входом интегратора и источником разнополярного эталонного напряжения, а выходы интеграторов подключены к первому и второму входам аналогового. сумматора (23 °

Однако такой преобразователь имеет пониженную точность преобразования, так как конечное время, необ" ходимое для возврата состояния интегратора к нулевому уровню, вычитается из преобразуемого периода.

Цель изобретения — повышенИе точности преобразования °

984040

Указанная цель достигается тем, что в известный преобразователь периода следования импульсов в нап,ряжение, содержащий источник разнополярного эталонного напряжения, аналоговый сумматор, первый и вто- 5 рой триггеры управления, входной счетный триггер, счетный вход которого соединен с входной ыиной преобразователя, а нулевой и единичный выходы подключены соответственно к счетным 1Q входам триггеров управления, первый и второй каналы формирования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым ключом в цепи обратной связи и вторым ключом, включенным между входом интегратора и источниКоМ разнополярного эталонного напряжения, а выходы интеграторов соответственно подключены к первому и второму вхс,.дам аналогового сумматора, введены третий и четвертый каналы формирования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым ключом в цепи обратной связи и с вторым ключом, включенным между входом интегратора и вторым ключом, включенным между входом интегратора и источником разнополярного эталонного напряжения, причем единичный выход входного счетного триггера соединен с управляющими входами вторых ключей первого и второ .о каналов формирования линейно изменяющегося напряжения, нулевой выход соединен с управляющи- 35 ми входами вторых ключей, третьего и четвертого каналов формирования линейно изменяющегося напряжения, единичный выход перво-о триггера управления соединен с управляющим входом 4g первого ключа первого канала формирования линейно изменяющегося напряжения, нулевой выход соединен с управляющим входом первого ключа второго канала,.единичный выход HToporo триг-45 гера управления соединен с управляющим входом первого ключа третьего канала и нулевой выход соединен с управляющим входом первого ключа четвертого канала, а выходы третьего и четвертого каналов соединены соответственно с третьим и четвертым входами аналогового сумматора.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого преобразователя на фиr. 2 — временная диаграмма работы преобразователя.

Преобразователь содержит входной триггер 1, первый триггер 2 управления, второй триггер 3 управления, входной ключ 4 первого канала формирования линейно изменяющегося напряжения, входной ключ 5 второго канала, входной ключ б третьего канала, вход- ной ключ 7 четвертого канала, ключ 8 65 интегратора. первого канала, ключ 9 интегратора второго канала, ключ 10 интегратора третьего канала, ключ 11 интегратора четвертого канала, интегратор 12 первого канала, интегратор 13 второго канала, интегратор 14 третьего канала, интегратор 15 четвертого канала, источник 16 разнополярного эталонного напряжения, аналоговый сумматор 17.

На фиг. 2 показаны временные диаграммы, где 0в — входной сигнал; U

Uaa 0Зв ИJ2„0 о 0 з соот ветc T âe Hно напряжения на нулевом и единичном выходах триггеров 1, 2, 3; . 0, 0, 0„„, 0 — соответственно напряжения на выходах элементов 12-15.

Ключи 4 и 8 и и интегратор 12 ,образуют первый канал формирования линейно изменяющегося напряжения.

Аналогичный канал образован соответственно элементами 5, 9, 13, а также б, 10, 14 и 7, 11, 15.

Счетный вход триггера 1 соединен входной Шиной преобразователя,, единичный выход триггера 1 соединен с управляющими входами ключей

4, 5 первого и второго каналов формирования линейно изменяющегося напряжения и со счетным входом первого триггера 2 управления, а нулевой выход соединен с управляющими входами ключей б и 7 трет ьего и чет верто го каналов формирования линейно изменяющегося напряжения и со счетным входом второго триггера 2 управления.

Входы ключей 4, б, 7, 5 соединены с источником разнополярного эталонного напряжения 1б, выход ключа 4 соединен с входом интегратора 12 первого канала, выход ключа 5 соединен с входом интегратора 13 второго канала, выход ключа б соединен с входом интегратора 15 третьего канала, выход ключа 7 соединен с входом интегратора 15 четвертого канала, ключи 8, 9, 10, 11 включены соответственно в цепи обратных связей интеграторов

12, 13, 14, 15. Единичный выход первого триггера 2 управления соединен с управляющим входом ключа 8 первого канала, а нулевой выход соединен с управляющим входом ключа 9 второго канала. Аналогично, единичный выход второго триггера 3 управления соединен с управляющим входом ключа 10 третьего канала, а нулевой выход соединен с. управляющим входом ключа 11 четвертого канала, одновременно выходы интеграторов 12, 15 первого, второго, третьего и четвертого каналов соединены со входами аналогового сумматора 17.

Работ ает сумматор следующим образом.

На счетный вход триггера 1 поступает преобразуемый сигнал (0 „), 984040 переключает его и преобразует на

его выходе в сигнал прямоугольной формы. Полученные прямоугольные .импульсы (U ) c единичного выхода триггера. 1 поступают на счетный вход первого триггера 2 управления и переключают его. Одновременно эти же импульсы поступают на управляющие входы ключей 4, 5 первого и второго каналов формирования линейно изменяющегося напржкения. Эти ключи попе- 10 ременно подключают к входам интегра торов 12, 13 входные эталонные разнополярные напряжения. В результате интегрирования полученных прямоугольных импульсов на выходах интеграто- 15 ров 12, 13 получается напряжение треугольной формы (U, U„>) ..

На выходе каждого интегратора 12, 13 напряжение в течение полупериода уйравляющих импульсов (О„„) линей- р0 но нарастает от нуля до максимального значения пропорционально длительности входного импульса и линейно уменьшается от максимального значения вновь до нуля в течение второ- 25 Формула изобретения го полупериода.

Под действием управляющих импуль. сов (UM, 0 „1, полученных от первого триггера 2 управления, открываются попеременно на время, равное длительности периода импульсов от триггера 1 (0„<), ключи 8 или 9, включенные в обратную связь интеграторов 12, 13 первого и второго каналов. Если открыт ключ 8, то напряжение на ,выходе интегратора 12 равно нулю в течение времени, равного длительности периода импульсов на выходе триггера 1 (О„) . В этот же период времени ключ 9 закрыт и напряжение на выходе интегратора 13 линейно изменяется как описано выше (U g) .

При переключении первого триггера 2 управления ключ 8 закрывается, а а ключ 9 открывается, при этом на выходе интегратора 13 в течение времени, равного периоду следования импульсо в от триггера, н апряжение 1 (0 ) равно нулю, а на выходе интегратора 12 оно линейно нарастает от нуля до максимального значения (0 ), затем при переключении входных ключей 4, 5 знак входного напряжения интеграторов 12, 13 линейно изменяется на обратный и выходное напряжение интеграторов 12, 13 линейно уменьшается вновь до нуля

Я И)

Лналогично работают третий и четвертый каналы формирования линейно изменяющегося напряжения ца интеграторах 14, 15, но с соответствующим временным сдвигом, которое обеспечивается триггером 1, вторым триггером 3 управления и ключами б, 7, .1{), 11.

С выхода каждого интегратора 1215 четыре сигнала линейно изменяющегося напряжения, имеющие соответствующий временной сдвиг (U Q ), поступают на входы аналогового сумматора 17. В результате суммирования этих сигналов на выходе аналогового сумматора 17 образуется сигнал в ви-де постоянного напряжения (U q), величина которого равна амплитуде линейно изменякщихся напряжений (U g-0„Э) т.е. пропорциональна периоду следования входных импульсов (0 „).

Таким образом, в предлагаемом преобразователе линейно изменяющееся напряжение каждого канала начинает нарастать от нулевого уровня, а ключи возврата интеграторов к нулевому уровню находятся в замкнутом состоянии в течении достаточно длительного интервала времени. В результате этого повышается точность преобразования.

Преобразователь периода следования импульсов в напряжение, содержащий источник раэнополярного эталонноЗ ro напряжения, аналоговый сумматор, первый и второй триггеры уп- . равления, входной счетный триггер, счетный вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а нулевой и единичный выходы подключены соответственно к счетным входам триггеров управления, первый и второй каналы формирования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым @ ключом в цепи обратной связи и вторым ключом, включенным между входом интегратора и источником разнополярного эталонного напряжения, а выходы интеграторов соответственно

g5 подключены к первому и второму входам аналогового сумматора, о т л ич, а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены третий и четвертый у каналы формирования линейно изменяющегося напряжения, каждый из которых содержит интегратор с первым ключом в цепи обратной связи и с вторым ключом, включенным между входом интегратора и источником разнополярного эталонного напряжения, причем единичный выход входного счетного триггера соединен с управлякщими входами вторых ключей первого. и второго каналов формирования линейно изменяющегося напряжения, нулевой выход соединен с управляющими входами вторых ключей третьего и четвертого каналов формирования линей. но изменяющегося напряжения, единич ный выход первого триггера управле984040 ния соединен с управляющим входом первого ключа первого канала формирования линейно изменяющегося напряжения, нулевой выход соединен с управляющим входом первого ключа второго канала, единичный вь1ход второго триг- 5 гера управления соединен с управляющим входом первого ключа третьего канала и нулевой выход соединен с управлякщим входом первого ключа четвертого канала, а выходы третье- 10 го и четвертого каналов соединены соответственно с третьим н четвертым входами аналогового сумматора °

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 571887, кл. Н 03 К 13/20, 11.05.7б.

2. Авторское свидетельство СССР

9 782143, кл. Н 03 К 9/Об, 11.01.79 (прототип).