Преобразователь мгновенного значения периодического сигнала в постоянное напряжение

СКИХИЧЕСКИ ОЮЗ СОВ ОЩИАЛИ РЕСПУБЛ1269039 19) 19/О 1 И Я ОБ СА ВИДЕТЕЛЬСТ Пятронис во СССР 1964. 1 М. Ап С-чо 1 гаце 1984, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МГНОВЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение может быть использовано для измерения мгновенных значений напряжения периодических сигналов произвольной формы, Цель изобрения - повьпдение быстродействия преобразователя. Он содержит компаратор1, 3 -триггер 2, формирователь 3строб-импульсов, состоящий из блока69039 12 4 синхронизации, блока 5 задержки и формирователя 6 строб-импульсов.Входной сигнал с клеммы 7 подается на блок 4 синхронизации и на неинвертирующий вход компаратора 1, инвертирующий вход которого соединен с выходной клеммой 8, соединенной с выходом интегратора 10. На неинверти" . рующий вход интегратора 10 операционный усилитель 11 и конденсатор 12) подключен источник 9 смещения, а на инвертирующий вход его - инвертирующий выход О-триггера 2 через резистор 14. Тактовый вход О -триггера 2 соединен с неинвертирующими выходом формирователя 3 строб-импульсов, инвертирующий выход которогоподключен к тактовому входу реверсивного регистра 13 сдвига, Выходы первого и последнего разрядов регистра13 сдвига через диоды 15 и 17 и резисторы 16 и 18 соединены с инвертирующим входом интегратора 10. Введение регистра 13 сдвига, диодов 15 и17 и резистора 18 существенно повышает скорость интегрирования в интеграторе 1 О за счет увеличения скорости интегрирования в основной частипериода, нарастания выходного напряжения. 2 ил.Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения мгновенных значений напряжения периодических сигналов произвольной формы.Цель изобретения - повыюение быстродействия преобразователя.На фиг. 1 изображена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.Преобразователь мгновенного значения периодического сигнала в постоянное напряжение содержит компаратор 1, выход которого подключен к входу данных И-триггера 2, формирователь 3 строб-импульсов, . состоящий иэ блока 4 синхронизации, выход которого подключен к входу блока 5 задержки, выход блока 5 задержки подключен к входу одновибраторного формирователя 6 строб-импульсов. Вход 7 преобразователя соединен с неинвертирующим входом компаратора 1 и с входом блока 4 синхронизации. Инвертирующий вход компаратора 1 соединен с выходом 8 преобразователя, Выход источника 9 напряжения смещения соединен с неинвертирующим входом интегратора 10, состоящего иэ операционного усилителя 11, инвертирующий вход которого соединен с его выходом через конденсатор 12, а выход подключен к выходу 8 преобразователя. Тактовьй вход П-триггера 2 соединен с неиявертирующим выходом формирователя 6строб-импульсов, инвертирующий выходкоторого подключен к тактовому входуреверсивного и-разрядного регистра 5 13 сдвига, прямой выход П-триггера2 соединен с 8-входом регистра 13.Инверсный выход В-триггера 2 соединен с входом данных для сдвига вправо 0 и входом данных для сдвига 10 влево 0 и входом 50 регистра 13,Инверсный выход Р -триггера 2 черезпервый резистор 14 соединен с инвертирующим входом интегратора 10. Выход первого разряда 6, регистра 13 15 через первьй диод 15 и второй резистор 16 соединен с инвертирующим вхо"дом интегратора 10, причем катод диода 15 подключен к выходу регистра 13.Выход последнего разряда Я регистра 2 О 13 через второй диод 17 и третий резистор 18 соединен с инвертирующимвходом интегратора 1 О, причем к выходу регистра 13 подключен анод диода 17.25 Преобразователь мгновенного значения периодического сигнала в постоянное напряжение работает следующим образом.Входной сигнал 11 фиг, 2 3) , мгно венные значения которого преобразуются в постоянное напряжение 0 8,фиг. 2 о) , с входа 7 преобразователяпоступает на неинвертирующий входкомпаратора 1. На инвертирующий вход З 5 компаратора 1 поступает напряжениеЦ , которое одновременно подается еыхна выход 8 преобразователя и является выходным напряжением, величина ко торого равна мгновенному значению периодического сигнала в моменты вре мени, определяемые положением строб- импульсов. В результате сравнения сигналов Б х и Уцна выходе компаратора 1 формируется соответствующий логический сигнал; сигнал высокого уровня (логическая ), если напряжение на неинвертирующем входе превышает напряжение на инвертирующем входе (ЦБ ), или сигнал низкого уровня (логический "0", 15 если имеет место обратное соотношение входных уровней (ОБ,щ).В момент поступления на тактовый вход 3 -триггера 2 фронта строб-импульса с неинвертирующего входа фор- И мирователя 6 строб-импульсов (моменты ,,, фиг.2 п ), результат сравнения напряжений Ц и Беы фиксируется 3 триггером 2 и сохраняется неизменным вплоть до прихода на него следующего строб-импульса, В момент поступления среза строб-импульсов (моментыС , , С ) состояние Р -триггера 2 перезаписывается в регистр 13. При наличии ло гического "0" на инвертирующем выхо - де Ц 17 -триггера 2 этот сигнал в регистр 13 вводится только через вход Р в разряд 1 и по мере поступления строб-импульсов сдвигается в левую сторону регистра 13 (в направлении разряда ц,). При наличии логической "1" на инвертирующем выходе 0 Р-триггера 2 этот сигнал в резистр 13 вводится только через вход П в разряд 40и по мере поступления строб-им- . пульсов сдвигается вправо (в направлении разряда Я). Описание изменения состояния выходов регистра 13 по мере поступления строб-импульсов показано на фиг,2 2, на фиг,2 1 показано состояние инвертирующего выхода Ч 0-триггера 2. При этом необходимо, чтобы длительность строб-импульсов была не менее времени задерж.50 ки распространения сигнала в Р-триггере 2 и не более Т/и.На инвертирующий вход интегратора 10 одновременно поступают логические сигналы с инвертирующего выхода Э -триггера 2 и с выходов Я и О регистра 13. На неинвертирующий вход интегратора 10 от источника 9 смешения поступает напряжение, равное среднему арифметическому значению напряжений логическогоО и логической "1",Преобразователь при подаче на вход 7 положительных импульсов фиг.23) при разрядности регистра 13 и =8 работает следующим образом. Допустим, что в исходном состоянии разряды регистра 13 (1- Я имеют информацию логической "1", а разряды Я- - информацию логического "0 (первая колонка цифр, фиг, 2 г) . В моментнапряжение на входе 7 превышает напряжение на выходе 8, На выходе ц 0-триггера 2 фиксируется логический "0" (фиг.2 Ц, и через вход 3 регистра 13 он записывается в разряд 8 . Одновременно логический "0" сдвигается в разряд х регистра 13 (вторая колонка цифр фиг. 22), Скорость изменения выходного напряжения интегратора 10 при этом определяется суммарным входным током через резисторы 14, 16 и 18. Поскольку диоды 15 и 17 заперты, то ток через резисторы 16 и 18 не протекает, и скорость интегрирования в рассматриваемый момент времени определяется только током через резистор 14, Аналогичная картина наблюдается до прихода четвертого строб-импульса. После момента С логический "0" сдвигается в разряд Я. Диод 15 открывается, начинает протекать ток через. резистор 16. Скорость изменения выходного напряжения интегратора 10 увеличивается. Для надежной работы схемы необходимо, чтобы выполнялось условиед 4+ 1 ь и)х, 2где , ,- токи через резисторы 14и 16 соответственно.В этом случае скорость изменения выходного напряжения интегратора 1 О увеличивается в и/2 раз, что дает увеличение быстродействия преобразователя почти в и/2 раза.При превышении входного напряжения Бвна входе 7 выходным напряжением на выходе 8 т.е. Уьых0,х (мо мент С), на выходе Ч П-триггера 2 и на выходе 6 регистра 13 появляется логическая "1". При этом диод 15 закрывается, и ток через резистор 16 прекращается (1 =0). В реэультате этого спад выходного напряжения на выходе интегратора 10 и, следо5 12890 вательно, на выходе 8 преобразователя обуславливается только током 1 через резистор 14, т,е. спад напряжения ц ь 1 происходит с уменьшенной скоростью. Это происходит до моментакогда напряжение 11 на входе 7 больше выходного напряжения 1.1 щна выходе 8. В дальнейшем процесс повторяется, и выходное напряжение 11 ц, колеблется в некоторых пределах около истинного мгновенного значения повэистор соединен с:лнверсным выходом Б-триггера, а выход подключен к выходу преобразователя, источник напряжения смещения я второй резистор, один из выводов когорогс поцключен к 1 О инвертирующему входу интегратора,о т л и ч а ю щ и г с я тем, что с целью повышения быстродействия, в него введены реверсивный регистр сдвига, третий резистор и цва циода, ; к тактовому входу регистра сдвигаподключен дополнительный инверсный выход формирователя строб-импульсов, к Б, -входу - прямой выход 11 -триггера, инверснь;й выхоц которого соеди нен с входамианнь,х для сдвига влево и для сдвига вправо и с входом5 регистра сдвига, выходы первого ипоследнего разрядов регистра сдвигачерез две цепочки, состоящие иэ пос ледовательного соединения первогодиода и второго резистора и второгориода и третьего резистора соответственно, соединены с инвертирующимвходом интегратора, неинвертирующий З 0 вход которого соединен с источникомнапряжения смещения, причем первыйдиод включен катодом к выходу регистра сдвига, а второй диод включен вгротивоположном направлении.,и ои о ) о и о оо о о о о о.1 а ои ао Рог э Составитель С. РыбинТехРед Д.Се -:,г,дактор О. Голова Корректор Е, Рошк Заказ 6029/4 Тираж 728 ПоНИИПИ Государственного комитета :.ССРпо делам изобретений и открыти"г13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 ственно-полиграфическое предприятие, г, Ужго ул. Проектн 1 я, 4 Ои торяющегося сигнала, определяемогоположением переднего фронта стробимпульсов. Размах амплитуды пульсации (пределы колебания 0,) определяется только величиной токачерез резистор 14. В то же время скорость интегрирования в интеграторе10, а значит и быстродействие преоб-.разователя, существенно повьш 1 а,етсяза счет увеличения скорости интегрирования в основной части периода,нарастания выходного напряжения Б. Формула изобретения Преобразователь мгновеннот о значения периодического сигнала в постоянное напряжение, содержащий компаратор, неинвертирующий вход которого соединен с входом преобразователя, а инвертирующий вход - с его выходом, формирователь строб-импульсов, прямой выход которого соединен 39 6с тактовым входом Л -триггера, входданных которого со:-динен с выходомкомпаратора интегратор, инвертирующий вход которого юереэ первый ре