Преобразователь “напряжение-число импульсов

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИ ИЗОБРЕТЕНИ 01463 ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительно вт. свид 22) Заявлено 16. 04 0 0628/1 ки 140 К 13/20 присоединением э осударственный комите ссср по делам изобретений и открытийи Изобретение относится к импульс ной технике, а именно к устройствам для аналого-цифрового преобразования напряжения в число импульсов в электронных устройствах систем автоматического регулирования.Известен преобразователь напрякение - число импульсов, содержащий управляемый источник тока, подключенный через доэирующий конденсатор к нуль-органу, запоминающий конденсатор, соединенный через переключатель с источником преобразуемого напряжения, источник питания, токостабилизирующий четырехполюсник на составном транзисторе, ра-. бота которого основана на разряднике запоминающего конденсатора подсчетом циклов зарядки и разрядки до зирующего конденсатора 1.Недостатком этого преобразователя является низкая точность преобразования из-эа большой ошибки дискретности преобразования.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь напряжение - число импульсов, содержащий блок управления, выполненный в виде последовательно соединенных генератора с с Федюкинимпульсов и делителя частоты, выход которого подключен к входу запуска формирователя развертывающее го напряжения, выполненного в вМ- де генератора пилообразного напряжения и сумматора, первый вход которого соединен с шиной преобразуемого сигнала, а выход в с выходом формирователя развертывающего напряжения и с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом источника .порогового напряжения, а выход - с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов блока управления . 2 .Недостатком такого преобраэовате- Оля является низкая точность преобразования из-за влияния нестабильности амплитуды пилообразного наряжения и нестабильности пороговогонапряжения, заключающаяся в том, что при увеличении амплитуды пилообразного напряженияуменьшении величины порогового напряжения) на выходе преобразователя появляются счетные импульсы при отсутствии вход його напряжения, а при уменьшении амплитуды пилообразного напряжения(увеличении величины пороговОго напряжения) появляется зона нечувстви тельности, т.е. импульсы на выходе преобразователя отсутствуют при появлении на входе преобразователя напряжения.5Цель изобретения - повышение точности преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжение - число импульсов, содержащий блок управления, выполненный в виде последовательно соединенных генера тора импульсов и делителя частоты, выход которого подключен к входу запуска формирователя развертываю щего напряжения, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения и сумматора, первый вход которого соединен с шиной преобразуемого сигнала, а выход - с выходом формирователя развертывающего напря.жения и с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом ысточника порогового напряжения, а выход - с первым входом элемента совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов блока управления, введен компенсирующий элемент, подключенный к выходу генератора пилообразного напряжения, а выходом к второму входу сумматора а источник порогового напряжения выполнен в виде диода, катод которого через конденсатор и резистор соединен с общей шиной и через бу-. 35 ферный усилитель с выходом источника порогового напряжения, а анод диода подключен к выходу генератора пилообразного напряжения формирователя развертывающего напряжения. 40На чертеже показана схема предлагаемого преобразователя.Преобразователь напряжение - число импульсов содержит блок 1: управления, включающий последователь но соединенные генератор 2 импульсов и делитель 3 частоты, выход кото. рого подключен к входу запуска формирователя 4 развертывающего напряжения, включающего генератор 5 пилообразного напряжения и сумматор 6. Выход генератора 5 пилообразного напряжения через компенсирующий элемент 7 подключен к второму входу сумматора 6 и к аноду диода 8 источника 9 порогового напряжения, катод диода через конденсатор 10 и резистор 11 соединен с общей шиной и через буферный усилитель 12 с выходом источника 9:,порогового напря. жения и с вторым входом сравнивающего устройства 13, первый вход которого подключен к выходу сумматора 6 формирователя 4 развертывающего напряжения, первый вход сумматора подключен к входной шине, вы ход сравнивающего устройства 13 подключен к первому входу элемента 14 совпадения, второй вход которого подключен к выходу генератора 2 импульсов блока 1 управления, а выход - к выходной шине преобразователя.Устройство работает следующим образом.В блоке 1 управления вырабатываются счетные импульсы на выходе генератора 2 импульсов, которые постуют на второй вход элемента 14 совпадения и тактовые импульсы на выходе делителя 3 частоты, которые поступают на вход запуска формирователя 4 развертывающего напряжения.В формирователе 4 развертывающего напряжения в моменты прихода тактовых импульсов вырабатываются. пилообразные импульсы.Положительный пилообразный импульс с выхода генератора 5 пилообразного напряжения через диод 8 поступает на конденсатор 10, заряжая его до амплитудного значения. Постоянное напряжение конденсатора через буферный усилитель 12, имеющий большое входное сопротивление и коэффициент усиления +1, поступает на второй вход сравнивающего устройства 13, устанавливая на его выходе напряжение, запрещающее прохождение счетных импульсов с выхода блока 1 управления на выход устройства через элемент 14 совпадения.Таким образом, на выходе буферного усилителя 12, подключенного к шине источника порогового напряжения, вырабатывается постоянное положительное напряжение, равное амплитуде пилообразного импульса. В то же самое время этот же положительный пилообразный импульс через компенсирующий элемент 7 (компенсирующий потери пилообразного напряжения на диоде 8), сумматор 6, выполненный на операционном усилителе с, коэффициентом усиления -1 определяемым соотношейием масштабирующих резисторов, поступает на другой вход сравнивающего устройства 13, не изменяя его выходного напряжения.Таким образом, при отсутствии преобразуемого напряжения Цзи на входе преобразователя на входы сравнивающего устройства поступают положительное пороговое напряжение и отрицательные пилообразные импульсы, причем в момент прихода пилообразного импульса положительное напряжение равно амплитуде пилообразного напря-. жения по модулю и на выходе сравнивающего 13 поддерживается напряжение, запрещающее прохождение счетных импу. льсов на выходе устройства через элемент 14 совпадения.В момент паузы (когда тактовыйимпульс на выходе делителя 3 частоты отсутствует) конденсатор 10 медленно разряжается через резистор 11.Причем напряжение на конденсаторестановится меньше первоначальногона величину большую, чем ожидаемоеизменение амплитуды пилообразного напряжения. При этом на выходесравнивающего устройства 13 поддерживается сигнал запрещающий прохождение счетных импульсов на выход преобразователя через элемент 14 сов-йадения.С приходом следующего тактовогоимпульса с делителя 3 частоты, вырабатывается новый пилообразныйимпульс, который заряжает конденсатор 10 до нового значения, равногоновой амплитуде пилообразного напряжения. Это новое постоянное порого.вое напряжение через буферный усилитель 12 поступает на первый входсравнивающего устройства 13, надругой вход которого поступает новый отрицательный пилообразный импульс, с выхода сумматора б, амплитуда которого равна новому значениюпостоянного порогового напряжения,и на выходе сравнивающего устройства 13 поддерживается напряжение запрещающее прохождение счетныхимпульсов на выход устройства черезэлемент 14 совпадения. При поступлении на вход устройства постоянного отрицательного напряжения на вы: ходе сумматора б, напряжение по модулю большее, чем на выходе буферного усилителя 12 на величину входного сигнала, сравнивающее устройство13 вырабатывает сигнал длительностью, пропорциональной величине входного напряжения разрешающий прохождение счетных импульсов с блоком 1 управления на выход устройства черезэлемент 14 совпадения. Количествоимпульсов на выходе преобразователя пропорционально величине входного напряжения.При поступлении на вход устройства положительного напряжениянапряжение на выходе сумматора бпо модулю меньше напряжения на выхо-де буферного усилителя 12 и на выходе сравнивающего устройства 13поддерживается напряжение, запрещающее пРохождение счетных импульсов с выхода блока 1 управления навыход устройства,Таким образом, число импульсовна выходе устройства пропорционально мгновенному значению преобразуемого напряжения за такт работы устройства .Использование в преобразователенапряжение - число импульсов диодаконденсатора, резистора, буферногоусилителя и компенсирующего элемента выгодно .отличает предлагаемоеустройство от известного, так какпримерно на порядок повышается точность преобразователя при изменении амплитуды пилообразного напряжения на 1.5 Этопроисходит за счет того, чтов сравнивающем устройстве происходитсравнение не порогового напряженияс суммой пилообразного и входногонапряжений, а постоянного напряжения,10 всегда равного амплитуде пилообразного импульса в моменты прихода пилообразного импульса,и являющегося пороговым, с суммой пилообразного и входного напряжений, т.е. впредлагаемом устройстве пороговоенапряжение, поступающее на входсравнивающего устройства, отслеживает изменение амплитуды пилообразного напряжения. Таким образом устраняется зона нечувствительности ипоявление точных счетных импульсовна выходе преобразователя при отсутсствии входного сигнала.Формула изобретенияПреобразователь напряжение - число импульсов, содержащий блок управления, выполненный в виде после-,довательно соединенных генератораимпульсов и делителя частоты, выходкоторого подключен к входу запускаформирователя развертывающего напряжения, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения исумматора, первый вход которого .соединен с шиной преобразуемого сигнала, а выход - "с выходом формирователя развертывающего напряжения и спервым входом сравнивающего устрЬйства, второй вход которого соединенс выходом источника порогового нап 40 ряжения, а выход - с первым входомэлемента совпадения, второй входкоторого подключен к выходу генератора импульсов блока управления,отличающийся тем, что,45 с целью повышения точности преобразо.вателя, в него введен компенсирую-.щий элемент, подключенный входом квыходу генератора пилообразного напряжения, а выходом к второму входу5 О сумматора, а источник пороговогонапряжения выполнен в виде диода;катод которого через конденсатор ирезистор соединен с общей шиной ичерез буферный усилитель с выходомисточника порогового напряжения, аанод диода подключен к выходу генератора пилообразного напряженияформирователя развертывающегонапряжениа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРР б 32079, кл, Н 03 К 13/20, 10.11.78.2. Цифровые электроизмерительныеприборы. Под ред. В.М. Шляндина,65 1972, с. 154-155 рис.3-49(прототип)1001 463Составитель В. МахнановРедактор Е. Кинив Техред Т.фанта Корректор В. БутягаЗаказ 1444/74 Тираж 934 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4