Преобразователь напряжения в интервал времени

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 091 (11 3 К 13 20 ГОСУД АРСПО ДЕЛА ННЫЙ НОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Мартяшин А.И. и др. Преобразователи электрических параметровдля систем контроля и измерения.(54)(57)ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯВ ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий триключа, два операционных усилителя,инвертирующий вход первого из которых соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, первымвыводом первого резистора и входомпервого ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора, неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с общей шиной, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импуль сов, второй резистор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, второй вывод первого резистора соединен с шиной преобразуемого сигнала, первый вывод второго резистора - с шиной опорного напряжения, второй вывод второго резистора - с инвертируощим входом второго операционногоусилителя и через второй ключ с выходом первого операционного усилителя и вторым входом блока управления, инвертирующий вход первого операционного усилителя через третий ключ соединен с выходом второго операционного усилителя.Изобретение относится к электроизмерительной технике.Известны интегрирующие преобразователи напряжения в интервал времени, принцип действия которых заключается в сравнении интеграла отвходного напряжения с интегралом отраэнополярных импульсов опорногонапряжения путем регулирования ихскважности 1 .Недостатком таких преобразователей является наличие коммутирующихэлементов в цепи опорного напряжения.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяпреобразователь напряжения в интервал времени, содержащий три ключа,два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которыхсоединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, первым выводом первого резистора и входом первого ключа, выход которого соединенс инвертирующим входом второго опе-.рационного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора,неинвертирующие входы операционныхусилителей соединены с общей шиной,управляющие входы ключей соединеныс выходами блока управления, первыйвход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второйрезистор 2,Недостатком устройства являетсято, что нестабильность параметровкоммутирующих элементов, находящихсяв цепи преобразуемого и опорного напряжений, снижает точность преобразования.Цель изобретения - повышение точности,Поставленная цель достигается тем,что в преобразователе напряжения винтервал времени, содержащем три ключа, два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которыхсоединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, первым выводомпервого резистора и входом первогокпюча, выход которого соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и второй обкладкойинтегрирующего конденсатора, неинвертирующие входы опер 4 ионных усилителей соединены с общей шиной, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления, первый входкоторого соединен с выходом генера 5 1 О 15 / 20 25 ЗО 35 40 45 5 О 55 тора тактовых импульсов, второй резистор, второй вывод первого резистора соединен с виной преобразуемогосигнала, первый вывод второго резистора - с шиной опорного напряжения,второй вывод второго резистора - синвертирующим входом второго операционного усилителя и через второйключ - с выходом первого операционного усилителя и вторым входом блокауправления, инвертирующий вход первого операционного усилителя через тре"тий ключ соединен с выходом второгооперационного усилителя.На фиг. 1 изображена функциональная схема преобразователя; на фиг.2 временные диаграммы работы преобразователя,Преобразователь напряжения в интервал времени содержит операционныеусилители 1 и 2, ключи 3-5, резисторы 6 и , блок 8 управления, генератор 9 тактовых импульсов, интегрирующий конденсатор 1 О, причем инвертирующий вход первого усилителя 1присоединен к первой обкладке конденсатора О и к второму выводу первого резистора 6, к первому выводукоторого подключена клемма измеряемого напряжения, а к клемме опорногонапряжения присоединен один выводвторого резистора 7, другой выводкоторого соединен с второй обкладкой конденсатора О и с инвертирующим входом второго усилителя 2, выход которого через первый ключ 3 подключен к инвертирующему входу усилителя 1, выход последнего через второй ключ 4 соединен с инвертирующимвходом усилителя 2; управляющие входы ключей присоединены к выходам блока 8 управления, один вход которогоподключен к выходу генератора 9 тактовых импульсов, другой вход блокауправления - к выходу усилителя 1,являющегося выходом преобразователя.Преобразователь работает следующимобразом.В момент времени 1, (фиг,23) ключ4 замкнут, ключи 3 и 5 разомкнуты.При этом, по истечении времени Т,конденсатор, включенный в цепь отрицательной обратной связи усилителя 1, заряжается до напряжения- - Т1фиг.2 а). Это отрицательное напряжение, приложенное к инвертирующемувходу разомкнутого усилителя 2, будет поддерживать в течение времениТ положительное напряжение насыщеВНИИПИ Заказ 3100/54 Тираж 8 одпнсное ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проекты 3 1091ния на его выходе. В момент С ключ4 размыкается и замыкается ключ 3,и конденсатор подключается в цепьотрицательной обратной связи усилителя 2. Благодаря действию емкостной обратной связи напряжение на выходе усилителя 2 в момент с изменяо,ется скачком до значения - 1 а затем под действием 11 О конденсаторразряжается по линейному закону соскоростью ЦИ, В момент 3 (фиг.2 Янапряжение Б на конденсаторе достиСгает нулевого значения и усилитель 1с разомкнутой обратной связью выполняют функцию нуль-органа. С моментаС 3 до момента(для установленияначальных условий) замкнут ключ 5.Таким образом, время разряда интегрирующего конденсатора определитсякак20гВ процессе заряда конденсаторадо 11 Т и разряда до нуля ключи 3и 4 находятся в прямых цепях замкнутых контуров преобразования, к которым постоянно подключены преобразуемое и опорное напряжения, поэтому изменения параметров ключей,в отличие от прототипа, не приводят 334 4к изменению постоянных времени 7, нь, входящих в функцию преобразования, чем и достигается в предлагаемом устройстве повышение точности. Для сравнения технико-экономических показателей предлагаемого устрой" ства с серийно выпускаемыми известными выбран преобразователь напряжения в интервал времени, являющийся основным узлом цифрового вольтметра Щ 68002. Уменьшение погрешности от неидеальности ключей в базовом объекте достигается введением операционно-. го усилителя с высоким входным сопротивлением, Как правило, ннтеграль ный усилитель с большим входным сопротивлением имеет большие значения дрейфа смещения нуля, коррекция которого в базовом объекте приводит, в свою очередь, к увеличению времени преобразования. Таким образом, при более простой реализации в предлагаемом устройстве удается полностью устранить влияние параметров ключей, при этом время преобразования у предлагаемого устройства в 5 раз меньше, чем у базового, что позволяет считать технико-зкономическую эффективность достаточно высокой.