Устройство время-импульсного преобразования постоянного напряжения в код

(19) (11) 3(511 Н 03 К 13/20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АТОРСО , :ИДЕТЕЛС У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) . Авторское свидетельство СССРУ 7739 Г 2, кл, Н 03 К 3/02, 980,2. Патент Англии М 1417236,кл. Н 03 К 13/20, 1975 (прототип).(54)(57)УСТРОЙСТВО ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КОД, содержащее источник эталонного напряжения, интегратор, выполненный в виде операционного усилителя, резистора и интегрирующегоконденсатора, включенного в первуюдиагональ соединенных в мостовуюсхему ключей, вторая диагональ которой включена между выходом и инвертирующим входом операционногоусилителя интегратора, компаратор,первый вход которого соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, а выход - с входом преобразователя интервала времени в код и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом преобразователя интервала времени в код, выходы соединены с входами управления ключей, а первый вывод резистора интегратора соединен с шиной преобразуемого сигнала, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный резистор, первый вывод которого соединен с второй обкладкой интегрирующего конденсатора и вторым входом ЕФ компаратора, второй вывод - с общей шиной, при этом второй вывод резистора интегратора соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, а к неинвертирующему входу операционного усилителя интегратора подключена шина источника эталонногонапряжения.Изобретение относится к цифровойэлектроизмерительной технике и может быть использовано в устройствахпреобразования напряжения в код.Известно устройство время-импульсного преобразования постоянного напряжения в код, содержащее интегратор, выполненный в виде управляемого источника тока с двумя парамиключей коммутации интегрирующего 1 Оконденсатора, соединенных в мостовуюсхему, одна диагональ которой первой своей вершиной подключена к выходу управляемого источника тока,второй вершиной к источнику питающего напряжения, а в другую диагональ включен интегрирующий конденсатор, соединенный с входом компаратора, выход которого подключен квходу преобразователя интервала времени в код и к первому входу блокауправления, а выход преобразователяинтервала времени в код подключенк второму входу блока управления, выходы которого соединены с входами 25управления ключей коммутации интегрирующего конденсатора и входныхключей, через которые вход интегратора соединен с источником эталонного напряжения и источником измеряемо- ЗОго напряжения 1 .Однако в устройстве погрешностьот смещения нуля интегратора остается весьма значительной практическиво всем диапазоне измеряемых напряжений, что приводит к снижению точности,Кроме того, преобразователь способен измерять напряжение толькоодной полярности, а именно того же 40знака, что и эталонное напряжение,что сужает его функциональные возможности.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является устройство время-импульсного преобразования постоянного напряжения в код, содержащее источник эталонного напряжения, интегратор, выполненный в виде операционного усилителя, резистора и интегрирующего конденсатора, включенного в первую диагональ соединенных в мостовую схему ключей, вторая диагональ которой включена между выходом и инвертирующим входом55 операционного усилителя интегратора, компаратор, первый вход которого соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, а выход - с входом преобразователя интервала времени в код и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом преобразователя интервала времени в код, а выходы соединены с входами управления ключей, а первый вывод резистора интегратора соединен с шиной преобразуемого сигнала 2 .Устройство позволяет исключить погрЕшность от смещения нуля интегратора, однако измеряет напряжение только одной полярности, что сужает функциональные возможности устройства.. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в устройство время-импульсного преобразования постоянного напряжения в код, содержащее источник эталонного напряжения, интегратор выполненный в виде операционного усилителя, резистора и интегрирующего конденсатора, включенного в первую диагональ соединенных в мостовую схему ключей, вторая диагональ которой включена между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя интегратора, компаратор, первый вход которого соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, а выход - с входом преобразователя интервала времени в код и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом преобразователя интервала времени в код, а выходы соединены с входами управления ключей, а первый вывод резистора интегратора соединен с шиной преобразуемого сигнала, введен дополнительный резистор, первый вывод которого соединен с второй обкладкой интегрирующего конденсатора и вторым входом компаратора, второй вывод - с общей шиной, при этом второй вывод резистора интегратора соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, а к неинвертирующему входу операционного усилителя интегратора подключена шина источника эталонного напряжения.На фиг. 1 представлена схема устройства время-импульсного преобразователя напряжения в код; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие работу время-импульсного преобразователя.3 1091Устройство содержит шину 1 источника эталонного напряжения, интегратор. 2, компаратор 3, преобразователь 4 интервала времени в код,блок 5 управления. Интегратор со 5стоит из операционного усилителя 6,интегрирующего конденсатора 7, первой пары 8 и второй пары 9 ключейкоммутации интегрирующего конденсатора и резисторов 1 О и 1. ОШина 1 подключена к неинвертирующему входу усилителя 6, в мостовойФсхеме из пар 8 и 9 ключей в первуюдиагональ включен интегрирующий конденсатор 7, вторая диагональ подключена к инвертирующему входу и выходу усилителя 6, управляющие входыключей подключены к выходу блока 5,входы которого соответственно соединены с выходами .омпаратора 3 и пре образователя 4. Выход компаратора 3соединен с входом преобразователя 4.Входы компаратора 3 подключены к обкладкам конденсатора 7 и через резисторы 10 и 11 соответственно к шинам преобразуемого напряжения и общей.Преобразователь работает следующимобразом.Пусть Е )О и Б, ) О,По сигналу "Пуск" замыкается первая пара ключей 8 коммутации интегрирующего конденсатора 7 и начинается процесс интегрирования. Таккак к неинвертирующему входу операционного усилителя 6 подключен источник эталонного напряжения то напряжение на его инвертирующем входеравно11 ц Ет+, Осмгде 11 - напряжение смещения нулясмоперационного усилителя;Е, - величина эталонного напряжения.Ток 11 , протекающий через резистор 10, равный току заряжающему конденсатор 7, равенц -Ох Езт +11 см -11 хс,где К - величина сопротивления резисторов 10 и 11.В момент пересечения напряжением на интегрирующем конденсаторе 7. нулевого уровня компаратор 3 опрокидывается и начинается отсчет фикси рованного промежутка времени Тр преобразователем интервала времени в код 4. 333 4В конце такта интегрирования, длящегося промежуток времени Т, напряжение на интегрирующем конденсаторе 7 составляет1 св, Е эт+11 см -Пхсх С Р Ксо / где С - емкость интегрирующего конденсатора 7;- напряжение на интегрируюсАщем конденсаторе 7 в концепервого такта интегрирования.В момент времени Тр блок 5 управления по сигналу от преобразователя 4 временных интервалов в код размыкает пару ключей 8 и замыкает пару ключей 9. С этого момента начинается второй такт интегрирования и отсчет интервала времени Т,Во втором такте ток 1 о, через резистор 1, равный току 1 с , разряжаю 3щему интегрирующий конденсатор 7,пропорционален эталонному напряжениюЕэт+Псм2 С 2 КОтсчет интервала времени Тх продолжается до момента, когда напряжение на интегрирующем конденсаторе 7 станет равным нулю и компаратор 3 вернется в исходное состояние,1 с 2 +с 2 "с 1,С 1 х" т+" см ох Т Ет Ъ Т+КСТ,Ерт+Псмгде Б - напряжение на интегрируюС 2щем конденсаторе 7 в концевторого такта интегрирования;Т - длительность второго тактапри измеряемом напряженииПри Бх( ОЭт с,игде Т - длительность второго такХта интегрирования при измеряемом напряжении БХ ( О,Интервалы времени То и Т преобразуются преобразователем 4 интервала времени в код соответственно1 о Тх - р хСлучаю Бх ) О соответствует ТхТ,.икоду Бх приписывается знак +. СлуутЪ Составитель В,МахнановРедактор Е. Пушникова Техред А,Бабинец Корректор А,Дзятко акаэ 3100/541 Тираж 862 одписное СССР сум арственногозобретенийва, Ж, Р комите по дел открытии 13035 б., д. 4 лиал ППП "Патент", г, Ужгород,ектная,чаю 0 с 0 соответствует Т) То и коду Бк приписывается знакТаким образом с учетом знака Б11 к111 "ЕЭ+ПсМКод И, пропорциональный измеряемому напряжению Б считывается с выхода преобразователя 4 интервала времени в код вместе со знаком.Рассмотрение работы устройства проведено в.предположении, что порог срабатывания компаратора 3, обусловленный напряжением смещения его нулевого уровня, равен нулю, Б случае отличия напряжения смещения нулевого уровня компаратора от нуля оно,так же как и в других устройствах двухтактного интегрирования, не влияет на результат измерения, так как начало отсчета интервала времени То и конец отсчета интервала времени Тк происходит при пересечении напряжения на интегрирующем конденсаторе одного и того же уровня, соответствующего напряжению смещения нулю компаратора.Таким образом, по сравнению с известными устройствами предлагаемый преобразователь позволяет получить результат измерения, свободный от аддитивной погрешности смещения нуля интегратора, и измерять напряжения обеих полярностей.