Преобразователь напряжения в интервал времени

(51)4 Н 0 52 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /области технив сосных сисОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Пензенский филиал Всесоюзногонаучно-исследовательского технологического института приборостроения(56) Авторское свидетельство СССРВ 132863, кл. Н 03 К 13/20, 1960.Патент Англии Р 1417236,кл. Н 03 К 13/20, 1975.(57) Изобретение относится кцифровой электроизмерительнойки и может быть использованотаве информационно-измерительтем автоматического контроля и впрецизионных цифровых вольтметрах.Изобретение позвопяет повысить точность преобразователя, содержащегопервый 1 и второй 2 ключи, масштабный усилитель 3, операционный усилигель 4, токоограничиваюший элемент5, третий 6 и четвертый 7 ключи, накопительный элемент 8, пятый 9 ишестой 10 ключи, компаратор 11, логический блок 12, блок 13 управленияседьмой ключ 14, за счет выполненияолока 13 управления в виде генераторатактовых импульсов с соответствующими связями. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.1 12823Изобретение относится к цифровойэлектроизмерительной технике и можетбыть использовано в составе информационно-измерительных систем автоматического контроля и в прецизионныхцифровых вольтметрах,Цель изобретения - повышение точности преобразоавтеля.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит первый 1 ивторой 2 ключи, через которые шинапреобразуемого сигнала и общая шинасоответственно соединены с входоммасштабного усилителя 3, операционный усилитель 4, инвертирующий входкоторого соединен с первым выводомрезистора 5 и входами третьего 6 ичетвертогоключей, выходы которыхподключены соответственно к первомуи второму выводам накопительного элемента, выполненного в виде конденсатора 8, и входам пятого 9 и шестого10 ключей, выходы которых объединены25с выходом операционного усилителя 4,неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, компаратор 11,выход которого соединен с первымвходом логического блока 12, второйвход которого соединен с первым выходом блока 13 управления, а первыйвыход логического блока 12 - с управляющим входом седьмого ключа 14,вход которого соединен с шиной опорного сигнала.Второй выход логического блока 12соединен с управляющим входом второгоключа 2, управляющие входы третьего6 и шестого 10, четвертого 7 и пятого 9 ключей соответственно объединены, а блок 13 управления выполненв виде генератора тактовых импульсов,первый выход которого соединен с управляющим входом первого ключа 1 и 45общей точкой управляющих входов третьего 6 и шестого 10 ключей, второйвыход - с общей точкой управляющихвходов четвертого 7 и пятого 9 ключей и третьим входом логического блока 12.Входы компаратора 11 соединеныс первым и вторым обкладками конденсатора 8 соответственно, выход седьмого ключа 14 - с входом масштабного 55усилителя 3, выход которого подключен к второму выводу резистора 5,причем логический блок 12 выполнен 31 2на элементе И, одновибраторе и триггере 15, инвертирующий выход которого соединен с первым входом элемента И 16, второй вход которого подключен к третьему входу логического блока 12 и одновибратора 17, через который второй вход логического блока 12 соединен с первым входом триггера 15, второй вход которого соединен с первым входом логического блока 12, а прямой выход является выходом устройства, выход элемента И 16 является вторым выходом логического блокаНа фиг.2 приняты следующие обозначения: 18 - изменение напряжения на конденсаторе 8; 19 - сигнал на прямом выходе генератора 13 и на управляющих входах ключей 1, 6 и 10; 20 - сигнал на инверсном выходе генератора 13 и на управляющих входах ключей 7 и 9; 21 - сигнал на прямом выходе триггера 15 и на управляющем входе ключа 14; 22 - сигнал на выходе элемента И 16 и на управляющем входе ключа 2.Работа устройства происходит следующим образом.В первый полупериод его работы в течение фиксированного интервала времени Т замыкаются ключи 1, 6 и 10, остальные ключи разомкнуты, при этом конденсатор 8 зарядится до напряже- ния Б К+е К+е КС где Б- входное напряжение;К - коэффициент передачи напряжения масштабного усилителя 3;е и е - напряжения смещениямасштабного усилителя 3 иоперационного усилителя 4соответственно;К - сопротивление резистора 5;С - емкость конденсатора 8,По окончании интервала времени Т ключи 1, 6 и 10 переходят в разомкнутое состояние, а ключи 7 и 9 - в замкнутое, вызывая тем самым переворот конденсатора 8 в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя 4.В это же время одновибратор 17 формирует импульс, устанавливающий на прямом выходе триггера 15 единичный уровень. В результате этого на выходной клемме устройства начинает3 1282331 ся формирование информативного интервала времени Т , а ключ 14 замыкается, подключая на вход масштабного усилителя 9 опорное напряжение Б имеющее ту же полярность, чтои У . Это ведет к линейному убыванию ,накопленного за предыдущее время напряжения на конденсаторе 8. В момент достижения этим напряжением нулевого уровня компаратор 11 формирует импульс, устанавливающий на прямом выходе триггера 15 нулевой уровень. В результате этого на выходной клемме устройства заканчивается формирование информативного. интервала времени Т, ключ 14 размыкается, а ключ 2 переходит в замкнутое состояние. К концу интервала времени Тизменениенапряжения на конденсаторе 8 будет соответствовать значению (фиг,2)В течение оставшегося времени (Т-Т ) до следующего цикла преобразования на конденсаторе 8 сформируется напряжение Если учесть, что в установившемся режиме для изменения напряжения на конденсаторе 8 справедливо соотноше- ние то совместное решение уравнений позволяет найти характеристику преобразования устройства Из данного соотношения видно, что в характеристику преобразования прецлагаемого устройства коэффициент пе. редачи масштабного усилителя 3, а также напряжение смещения операционного усилителя 4 не входят, поэтому преобразователь напряжения в интервал времени имеет более высокую точность. Формула изобретения 1. Преобразователь напряжения винтервал времени, содержащий первыйи второй ключи, через которые шинапреобразуемого сигнала и общая шинасоответственно соединены с входом 10 15 20 25 В 30 35 40 45 50 55 масштабного усилителя, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом токо- ограничивающего элемента, выполненного в виде резистора, и входами третьего и четвертого ключей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму выводам накопительного элемента, выполненного в виде конденсатора, и входам пятого и шестого ключей, выходы которых объединены с выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, компаратор, выход которого соединен с первым входом логического блока, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, а первый выход логического блока является выходной шиной и соединен с управляющим входом седь - мого ключа, вход которого соединен с шиной опорного сигнала, второй выход логического блока соединен с управляющим входом второго ключа, а управляющие входы третьего и шестого, четвертого и пятого ключей соответственно объединены, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности в работе, в нем блок управления выполнен в виде генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом первого ключа и общей точкой управляющих входов третьего и шестого ключей, второй выход - с общей точкой управляющих входов четвертого и пятого ключей и третьим входом логического блока, входы компаратора соединены с первой и второй обкладками конденсатора соответственно, выход седьмого ключа соединен с входом масштабного усилителя, выход которого подключен к второму выводу резистора.2. Преобразователь по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что в нем логический блок выполнен на элементе И, одновибраторе и триггере, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого является третьим входом логического блока, второй вход которого является входом одновибратора, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого является первым входом логического блока, а прямой выход - первым выходом логического блока, вторым выходом которого является выход элемента И.1282331 1(орректср. Л,Пилипенко Редактор В,Данко Техред М.Ходанич Заказ 728 б/58 Тираж 899 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5