Преобразователь мгновенного значения переменных аналоговых сигналов

(51) 5 С ГОСУДАРСТВЕННПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯ Е Я ИС К СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МГНОВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для согласования по уровню выходного сигнала датчиков информации с аналого-цифровыми преобразователями в широком динамическом диапазоне. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства, Устроиство содержит входнои делитель 1 напряжения, дифференциатор 2, синхронизатор 3, резисторы 4 - 7, источники 8, 9 опорного напряжения, двойные компараторы 10, 11, О-триггеры 20, 21, дизьюнкторы 22, 23 и ключи 24, 25 усилителя 26. Введение в устройство резисторов 12-15, двойных компараторов 16, 17 и дизъюнкторов 18, 19 позволяет значение коэффициента усиления усилителя переключать в зависимости либо от величины первой производной входного сигнала по времени, либо в зависимости от величины самого входного сигнала, т.е. в зависимости от того, какая из величин в рассматриваемый момент времени имеет большее абсолютное значение, что позволяет устранить задержку на срабатывание устройства и повысить его быстродействие. 1 ил.Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для согласования по уровню выходного сигнала датчиков информации с аналого-цифровыми преобразователями в широком динамическом диапазоне,Цель изобретения - повышение быстродействия устройства,На чертеже изображена схема преобразователя мгновенного значения переменных аналоговых сигналов,Преобразователь содержит входной делитель 1 напряжения, выход которого подсоединен к входам дифференциатора 2 и синхронизатора 3. Выход дифференциатора 2 подключен к первым выводам резисторов 4 и 5, вторые выводы которых подсоединены соответственно через резисторы 6 и 7 к выходам соответствующих источников 8 и 9 опорного напряжения и к первым неинвертирующим входам первого 10 и второго 11 двойных компараторов, вторь,е неинвертирующие входы которых заземлены, Общие точки резисторов 4, 6 и 5, 7 подключены соответственно к вторым инвертирующим входам двойных компараторов 10 и 11, а первые инвертирующие входы этих же компараторов соединены с выходом дифференциатора. Выход входного делителя 1 подключен к первым выводам резисторов 12 и 13, вторые выводы которых подсоединены соответственно через резисторы 14 и 15 к выходам соответствующих источников 8 и 9 опорного напряжения и к первым неинвертирующим входам третьего 16 и четвертого 17 двойных компараторов, вторые неинвертирующие входы которых заземлены. Общие точки резисторов 12, 14 и 13, 15 подключены соответственно к вторым инвертирующим входам двойных компараторов 16 и 17, а первые инвертирующие входы этих же компараторов соединены с выходом входного делителя 1 и с входом синхронизатора 3. Выходы первого 10 и третьего 16, второго 11 и четвертого 17 двойных,компараторов подсоединены соответственно к первым и вторым входам соответственно третьего 18 и четвертого 19 диэъюнкторов, выходы которых подключены соответстеенно к информационным входам первого 20 и второго 21 О-триггеров и к вторым входам соответственно первого 22 и второго 23 диэъюнкторов, первые входы которых соединены с выходом синхронизатора 3. Счетные входы первого 20 и второго 21 Р-триггеров подсоединены соответственно к выходам первого 22 и второго 23 дизъюнкторов, а выходы этих же триггеров подключены соответственно к управляющим входам первого 24 и второго 25 ключей35 45 лы, соответствующие уровню логическойединицы, которые поступают соответственно на информационные входы О-триггеров 20 и 21 через дизьюнкторы 18 и 19 и на счетные входы этих триггеров через дизь 50 55 ровчерездиэъюнкторы 23 и 22. Поэтому при 5 10 15 20 25 30 усилителя 26, вход которого соединен с выходом входного делителя 1 напряжения.Преобразователь работает следующим образом,Синхронизатор 3 вырабатывает синхроимпульсы в моменты перехода входного аналогового сигнала через нуль, Входной сигнал дифференцируется дифференциатором 2, выходное напряжение которого поступает на вторые инвертирующие входы двойных компараторов 10 и 11 через резисторы 4 и 5, и на первые инвертирующие входы этих же компараторов непосредственно, Опорное напряжение с выходов источников 8 и 9 опорного напряжения соответственно подается на вторые инвертирующие входы двойных компараторов 10 и 11 через резисторы 6 и 7 и на первые неинвертирующие входы этих компараторов непосредственно, Параллельно входной аналоговый сигнал с выхода входного делителя 1 поступает на вторые инвертирующие входы двойных компараторов 16 и 17 через резисторы 12 и 13 и на первые инвертирующие входы этих же компараторов непосредственно. Опорное напряжение с выходов источников 8 и 9 опорного напряжения подается также на вторые инвертирующие входы двойных компараторов 16 и 17 через резисторы 14 и 15 и на первые неинвертирующие входы этих компараторов непосредственно, Вторые неинвертирующие входы двойных компараторов 10, 11 и 16, 17 заземлены,Таким образом, напряжение с выхода дифференциатора и входное напряжение с выхода входного делителя непрерывно. сравниваются с опорными напряжениями. С учетом этого, если модуль выходного напряжения дифференциатора или модуль входного напряжения превышает модули опорных напряжений, на выходе первого 10 и второго 11 или третьего 16 и четвертого 17 двойных компараторов появляются сигнаюнкторы 18 - 22 и 19 - 23 соответственно. При этом на выходах О-триггеров появляется сигнал логической единицы. Синхроимпульсы с выхода синхронизатора 3 продолжают поступать на счетные входы обоих триггеснижении выходного напряжения дифференциатора 2 и выходного напряжения ниже опорных напряжений при первом же синхроимпульсе на выходах О-триггеров появляется сигнал логического нуля. Выход 1661656ные сигналы О-триггеров 20 и 21 используются для управления соответственно ключами 24 и 25, которые переключаюткоэффициент усилителя 26 путем изменения сопротивления в цепи его отрицательной обратной связи.Таким образом,.значение коэффициента усиления усилителя 26 переключается взависимости либо от величины первой производной входного сигнала по времени, либо в зависимости от величины самоговходного сигнала, т.е. в зависимости от того, какая из величин в рассматриваемый момент времени имеет большее абсолютноезначение. Тем самым устраняется задержка 15на срабатывание устройства и повышаетсяего быстродействие.Возврат О-триггеров осуществляетсясинхроимпульсами с выхода сикхрокизатооа 3, что обеспечивает постоянство коэффициента усиления усилителя 26 в пределахполуволн входного сигнала,Предлагаемое устройство разработанодля согл-.сования индукционных преобраэовател и ток - напряжение с аналого-цифровым преобразователем, входноенапряжение для которого не должно превышать 2 В, Номинальное выходное напряжение индукционных преобразователей равно148 амплитудное значение) при возможном увеличении в отдельных режимах дотридцатикратного значения, т.е. до 420 В. Сучетом этого коэффициента деления входного делителя напряжений принят равнымКо = 210. Для перекрытия такого динэмического диапазона выбраны три значения коэффициентов усиления усилителя Ку 1 = 32,Ку 2 =4, Куз .= 1, Когда входной сигнал илиего производная по модулю ниже модуляопорных напряжений, то усилитель работает с коэффициентом усиления Ку 1 =32.При подключении к цепи с измеряемымтоком его быстродействие практически независит от фазы включения и приближаетсяк максимальному значению, 45Благодаря простоте, высокой точностипреобразования входного сигнала в большом динамическом диапазоне и высокомубыстродействию преобразователь можетнайти широкое применение в самых различных приложениях электроники, автоматикии других областей техники,Формула изобретения Преобразователь мгновенного значения переменных аналоговых сигналов, содержащий входной делитель, вход которого соединен с входной клеммой, а выход которого через дифференциатор подключен к первым инвертирующим входам первого и второго двойных компараторов, первые неинвертирующие входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго источников опорного напряжения, вторые инвертирующие входы первого и второго двойных компэраторов через первый и второй резисторы подключены к выходу дифферекциатора, а через третий и четвертый резисторы - соответственно к выходам первого,и второго источников опорного напряжения, вторые кеикверт рующие входы компарэторов за, землены, выход синхронизатора соединен с первыми входами первого и второго дизь:оккторов, выходы которых соответственно соединены со счетными входами первого и второго О-триггеров, выходы которых подкл,очекы соответственно к управляющим входам первого и второго ключей усилителя с переключаемым коэффициентом усиления, вход которого вместе с входом синхронизатора подключен к выходу входного делителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения. быстродействия, в устройство дополнительно введены третий и четвертый двойные компарэторы, третий и четвертый дизьюнкторы, выходы которых соответственно соединены с информационнымии входами первого и второго О-триггеров и с вторыми входами первого и второго дизьюккторов, первый и второй входы третьего дизьюнктора соединены соответствекко с выходами первого и третьего двойных компараторов, первый и второй входы четвертого дизьюкктора соединены соответственно с выходами второго и четвертого двойных компараторов, причем выход входного делителя соединен с первыми иквертирующими входами третьего и четвертого двойных компараторов, первые кеинвертирующие входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго источников опорного напряжения, вторые инвертирующие входы третьего и четвертого двойных компараторов через пятый и шестой резисторы соединены с выходом входного делителя, а через седьл 1 ой и восьмой резисторы - с выходами соответственно первого и второго источников опорного напряжения, вторые кеиквертирующие входы третьего и четвертого двойных кол 1 парэторов заземлены,