Преобразователь напряжения в интервал времени

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН А У 50 Н 03 К 13/20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИ(71) Пензенский Филиал Всесоюзного научно-исследовательского технологического института приборостроения (53) 681.325 (088.8)(561 1. Шляндин В.М. ЦиФровые электроиэмерительные приборы, М., "Энергия", 1972, с. 161-162, рис.3-51 а.2. Авторское свидетельство СССР Р 716005. кл. Н 03 К 13/20. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий источник преобразуемого напряжения, выход которого соединен с входом Формирователя периода преобразуемого напряжения и с первыми входами двух интеграторов, вторые входы которых соединены соответственно с общей, шиной и через переклюЧатель - с выходом коммутатора, входы которого соединены с выходами источника образцовых напряжений, первый управляющий вход - с выходом компаратора знака, а второй управляющий вход с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй вход - с выходом второго интегратора и с первыч входом компаратора знака, второй вход которого соединен с общей шиной, управляющий вход первого интегратора соединен с выходом блока сброса, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапаэона работы преобразователя, в неговведены генератор образцовой частоты, блок синхронизации, делитель частоты, дополнительный триггер и элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом триггера, первый. вход - с первым входом дополнительного триг-Е гера и выходом Формирователя периода преобразуемого напряжения, а второй. вход через делитель частоты - с выхо-ааааа дом генератора образцовой частоты и с первым входом блока синхронизации, выход которого соединен с вторым вхоФ дом переключателя, а второй вход - с первым выходом триггера, второй,выход которого соединен с вторым вхо- ааМ дом дополнительного триггера, выход которого соединен с входом блока сброса. ФавазИзобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для создания цифровых вольтметров среднего значения.Известен преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий первый ключ, выход которого соединен с выходами второго и третьего ключа и через резистор - с входом интегратора, выход которого через два блока сравнения соединен с входами блока управления, частотный вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты,управляющие выходы соединены с управляющими входами ключей, а выходн соединены с входами счетчика, входы второго и третьего ключей соединены с выходами источника образцового напряжения1).Недоотатком устройства является узкий частотный диапазон работы устройства.Известен преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий источник преобразуемого напряжения, выход которого соединен с входом формирователя периода преобразуемого напряжения и с первыми входами двух интеграторов, второй вход первого интегратора соединен с общей шиной устройства, а второй вход второго интегратора соединен с выхо," дом переключателя, первый вход которого соединен с выходом коммутатора, а второй вход - с выходом триггера и входом блока сброса, выход которого соединен с управляющим входом первого интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора и с первым входом компаратора знака, а выход - с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом формирователя периода преобразуемого напряженчя и первым управляющим вхоДом коммутатора, второй управляющий вход которого соединен с выходом компаратора знака, второй вход которого соединен с общей шиной устройства, а входы коммутатора соединены с выходами источника образцового напряже,ния 2.Недостатком устройства является то, что оно сохраняет работоспособность и задание характеристики лишь в ограниченном частотном диапазоне изменения преобразуемого сигнала. Смещение частоты преобразуемого напряжения в сторону низких и инфра- низких частот в силу ограниченного динамического диапазона выходной 6 характеристики интеграторов ) может быть достигнуто лишь увеличением постоянной времени интеграторов. Однако обеспечение больших значений постоянной. времени интегратора (порядка десятков и сотен секундпри сохранении высокой точности интегрирования является неразрешимойзадачей.Цель изобретения - расширениечастотного диапазона работы устройства,Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователь напряжения во временной интервал, содержащий источник преобразуемого напря жения, выход которого соединен свходом формирователя периода преоб-разуемого напряжения и с первымивходами двух интеграторов, вторыевходы которых соединены соответст венно с общей шиной и через переключатель - с выходом коммутатора,входы которого соединены с выходами источника образцовых напряжений, первый управляющий вход - свыходом компаратора знака, а второй управляющий вход - с первымвходом триггера, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого интегратора,а второй вход - с выходом второгоинтегратора и с первым входом компа-ратора знака, второй вход которогосоединен с общей шиной, управляющий вход первого интегратора соединен с выходом блока сброса, введены генератор образцовой частоты,блок синхронизации, делитель частоты, дополнительный триггер и элемент ИЛИ, выход которого соединен с 35 первым входом триггера, первый вход "с первым входом дополнительного триггера и выходом формирователя периодапреобразуемого напряжения, а второйвход через делитель частоты - с 40 выходом генератора образцовой частоты и с первым входом блока синхронизации, выход которого соединенс вторым входом переключателя, авторой вход - с первым выходом триг гера, второй выход которого соединен с вторым входом дополнительноготриггера, выход которого соединенс входом блока сброса.На фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема устройства, наФиг. 2 - временные диаграммы работыустройства.Устройство содержит источник 1преобразуемого напряжения, интеграторы 2 и 3, блок 4 сброса, компаратор 5 знака, блок 6 сравнения, триггер 7, источник 8 образцовых напряжений, коммутатор 9, переключатель10,формирователь 11 периода преобразуемого напряжения, триггер 12, эле мент 13 ИЛИ, делитель 14 частоты,блок 15 синхронизации, генератор 16образцовой частоты.На фиг. 2 обозначено: форма 17 напряжения на выходе источника 1 ОХ(й), 65 сигнал 18 на выходе Формирователя 11,форма 19 сигналов на выходе делителя 14,. форма 20 сигналов на выходе генератора 16, форма 21 напряжений на входах блока 6, Форма 22 сигналов на выходе блока 6, форма 23 напряжений на входе интегратора 2. 5Устройство работает .следующим образом.Пусть постоянная составляющая преобразуемого напряжения больше нуля. В момент времени приходит импульс. 10 с Формирователя 11, что обуславливает срабатывание триггера 12 и через элемент 13 триггера.7. Сигнал с. триггера 12 отключает блок 4 от интегратора 3, а импульс с триггера 7 через 15 блок 15 и переключатель 10 подключает положительное образцовое напряжение от источника 8 на вход интегратора 2. В результате этого напряжение на выходе интегратора 2 будет20 (линейно возрастать со скоростью0 О-ОХ- э И)а на выходе дополнительного интеграл тора 3 линейно убывать со скоростью , Ох/, где Оо- образцовое напряжение,Г-постоянная времени интегратора.В момент времени й 4 напряжения на выходах обоих интеграторон оказываются равны, что приводит к срабатыванию блока 6 и триггера 7. При этом срабатывает триггер 12 и посредством блока 4 производится воз. - врат интегратора 3 в исходное состояние. С приходом очередного импульса с выхода генератора 16 на вкод 35 блока 15 синхронизации последний, воздействуя на переключатель 10, отключает образцовое напряжение. В результате выходное напряжение интегратора 2 будет линейно убывать со 4 скоростью ОХг, а на выходе интегратора 3 установится нулевое значение напряжения. В момент времени й приходит импульс с выхода делителя 14 .на триггер 7 через элемент 13, что обуславливает срабатывание триггера 7, а следовательно, подключение образцового напряжения на вход интегратора 2, причем блок 4 сброса остается подключенным к интегратору 3, так как триггер. 12 остался в прежнем состоянии. В результате на выходе интегратора 2 напряжение будет линейно нарастать со скоростьюОо-ОхСи в момент времени Ф дос тигнет нулевого уровня, что вызЬвет срабатывание блока 6, переброс триггера 7, а следовательно, отключение образцового напряжения от интегратора 2 с приходом ближайшего импуль ра образцовой частоты. В результате выходное напряжение интегратора 2 будет линейно убывать со скоростью - а на выходе интегратора 3 с Хг. . С 65 помощью блока 4 будет поддерживаться нулевой потенциалС приходомследующего импульса с делителя 14(в момент времени ф ) процесс рабо-.ты устройства повторяется. В моментвремени й 6 приходит следующий импульс с формирователя 11, что обуславливает срабатывание триггеров 7и 12, и, в целом, процесс преобразования эа время периоДа преобразуе-.мого напряжения повторится.При смене знака постоянной составляющей преобразуемого напряженияпроцессы в устройстве протекаюттак же, как и в известном устройствас учетом вьваеизложенных особенностей.Информативной величиной в предлагаемом устройстве является суммавременных интерваловТ за все врейдгпреобразованияТн . процесс преображо-.вания за время Т описывается сле,-,дующим уравнение.лц ООО ЦОл "0 л оф +Тп л Ч"пфОО(2)о, Ь (,гдеО:( -- - +; (ь)Ок Од-ЦгСлел 1где С - постоянная времени интегратора 3.Подставляя выражения (3) н (4) в%Ч11 +Тл =Т =СОИМРешая систему уравнений (5), найдем Функцию преобразованияН; -лгде Ти =4/%частота преобразуемого напряжения.Следует отметить, что при суьелировании непримыкающих интервалов времениТлл не возникает методическая погрешность дискретности, так как она устраняется. эа счет синхронизации моментов переключения образцового напряжения по импульсу с блока 6 с импульсами образцовой частоты посредством блока 15.Таким образом, устройство имеет сравнительно простую структуру и обладает более широким частотным диапазоном .в области низких и инфранизких частот, поскольку эа счет разбиения общего времени интегрирования Т, соответствующего периоду преобразуемЬго сигнала, на в частных циклов не требуется обеспечение больших значений постоянной времени интеграторов.П "Патентф, г.ужгород,ул,Проектная,4 Филиал НИИПИ Закаэ 3038/67 Тираж 93 Подпис