Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов

(5)5 Н 03 М 1/ О И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных приборах для этапа промежуточного преобразования напряжения в код. Цель изобретения - повышение надежности при одновременном повышении точности. Это достигается введением триггеров 9 и 14, элемента И-НЕ 13 и ключей 18 и 20 и образованием новых функциональных связей. Устройство также содержит интегратор 1, пороговые элементы 3 и 4, элементы ИЛИ 5 и 15, триггер 6, одновибратор 7, элементы И 11 и 12, инвертор 24, ключи 16, 17, 19 и 21, конденсатор 22, входную шину 2 и выходные шины 8 (модуля выходной частоты) и 10 (знака выходной частоты). 2 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных приборах для промежуточного преобразования напряжения постоянного тока в код.Цель изобретения - повышение надежности устройства при одновременном повышении точности.На фиг.1 изображена электрическая функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства в момент формирования выходного импульса.Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов содержит интегратор 1 с входной шиной 2, первый 3 и второй 4 пороговые элементы, первый элемент ИЛИ 5, первый триггер 6, одновибратор 7 с первой выходной шиной 8, второй триггер 9, вторую выходную шину 10, первый элемент И 11, второй элемент И 12, элемент И - НЕ 13, третий триггер 14, второй элемент ИЛИ 15. первый - шестой ключи 16 - 21, конденсатор 22, источник 23 опорного напряжения, инвертор 24.Устройство работает следующим образом.Пусть на выходе элемента 3 высокий уровень появляется при положительном (с учетом порога) напряжении на выходе интегратора 1, а на выходе элемента 4 - при отрицательном, Триггер 6 переключается от высоких уровней входных напряжений (выполнен на элементах типа ИЛИ-НЕ), а триггеры 9 и 14 - от низких уровней входных напряжений (выполнены на элементах типа И - НЕ), Ключи 17 - 21 находятся в открытом (замкнутом) состоянии при высоком уровне на их управляющих входах, что при использовании ключей именно серии К 590 требует инверсии управляющих сигналов, Источник 23 имеет отрицательную полярность (положительный вывод соединен с общей шиной - землей).При значении напряжения на выходе интегратора 1 в пределах пороговых значений элементов 3 и 4 и при отрицательном напряжении на шине 2 выходные уровни элементов устройства и их состояние будут как уровень - на выходах элементов 3 - 5, на инверсном выходе одновибратора 7, на выходах элементов 11, 12 и 15, на инверсном выходе триггера 9, на прямом выходе триггера 14, при этом в открытом состоянии находятся ключи 19 и 21, а конденсатор 22 заряжен до напряжения источника 23; высокий уровень - на прямом выходе триггера 6 и на шине 10(шине знака выходной частоты устройства), на выходе элемента 13 и на10 15 20 25 вень, соответствующий моменту окончания выходного импульса на шине 8 (модуля вы ходной частоты), на инверсном выходе од 35 40 45 50 55 выходе инвертора 24, при этом ключи 16-18 и 20 находятся в закрытом состоянии.Нарастание напряжения на выходе интегратора 1 приводит к появлению высокого уровня на выходах элементов 3 и 5, к появлению низкого уровня на прямом выходе одновибратора 7 и высокого уровня на инверсном выходе этого одновибратора (фиг.2). Триггер 9 переключается в нулевое состояние, что приводит к закрыванию ключей 21 и 19 низким уровнем с выхода инвертора 24, Далее, появление низкого уровня на выходе элемента 13 приводит к переключению в единичное состояние триггера 14, и на всех трех входах элемента 11 оказываются высокие уровни. Это приводит к открыванию ключей 16 и 18 высоким уровнем с выхода элемента 11. При этом заряд, имеющийся на конденсаторе 22, передается на конденсатор интегратора 1 с соответствующим понижением напряжения на его выходе, Спустя время, определяемое длительностью импульса одновибратора 1,которое выбирается из требований максимального разряда конденсатора 22 и быстродействия устройства, на прямом выходе одновибратора 1 появляется высокий уроновибратора 7 появляется низкий уровень, приводящий к окончанию высокого уровня на выходе элемента 11, что соответствует запиранию ключей 16 и 18. Далее низким уровнем с выхода элемента 15 триггер 9 устанавливается в единичное состояние, приводящее к открыванию ключей 19 и 21 и заряду конденсатора 22 от источника 23. Таким образом, импульс, открывающий ключи 16 и 18 (или 17 и 20 при положительной полярности напряжения на шине 2), оказывается как бы вложенным в импульс, запирающий ключи 19 и 21. За счет этого исключаются сквозные токи в ключах устройства, обеспечивающих последовательный заряд и разряд конденсатора 22.Если входное напряжение устройства обозначить через Ох, величину сопротивления в цепи первого входа интегратора 1 - через В, емкость конденсатора интегратора 1 - через Си, емкость конденсатора 22 - через Сз и величину ЭДС источника 23 - через Ооп, то при условии полного разряда конденсатора 22 за время, соответствующее длительности импульса одновибратора 7. можно определить выходную частоту устройстваОвх Сз 1О,п Си ЙОсновное преимущество предлагаемого устройства по сравнению с устройством- прототипом заключается в наличии единственного прецизионного источника опорного напряжения независимо от знака входного напряжения. Кроме того, использование шести ключей вместо четырех позволяет исключить сквозные токи в ключах (при приведенном построении схемы управления), эа счет чего повысить точность устройства.Формула изобретения Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий интегратор, первый вход которого является входной шиной, выход соединен с входами первого и второго пороговых элементов, выходы которых соединены соответственно с входами запуска и сброса первого триггера и соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом одновибратора, прямой выход которого является первой выходной шиной, второй выходной шиной является прямой выход первого триггера и первый вход первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, первый ключ, выход которого соединен с вторым входом интегратора, информационный вход - с выходом второго ключа и с первым выводом накопительного элемента, выполненного на кон 5 10 15 20 25 30 35 денсаторе, второй вывод которого соединен с выходом третьего ключа и через последовательно соединенные четвертый ключ и источник опорного напряжения - с общей шиной, инвертор, выход которого соединен с управляющим входом четвертого ключа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности при одновременном повышении точности, в него введены элементы И-НЕ, пятый, шестой ключи, второй и третий триггеры, вход сброса первого из которых соединен с прямым выходом одновибратора, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, с входом сброса третьего триггера и с гторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно первого, третьего и второго, пятого ключей, выход последнего из которых соединен с вторым входом интегратора, информационный вход- с выходом Третьего ключа, вход которого является общей шиной, информационный вход шестого ключа является общей шиной, выход соединен с первым выводом конденсатора, управляющий вход объединен с управляющим входом четвертого ключа, а вход инвертора объединен с вторым входом элемента И - НЕ и подключен к инверсному выходу второго триггера, вход запуска которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход элемента И-НЕ - с входом запуска третьего триггера, прямой выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И.