Устройство для преобразования длительности импульсов в напряжение

СОЮЭ СОВЕТСКИХсоциАлистическиРЕСПУБЛИК К 25/ 57) Изобретениеельной техникемериносится к ожет быть испольеской статома ано в систе ри обраб частотных билизации и и сигналов. Цел ся повышение Устройство дл ности импульс первый формир цового напряж ключ и фиксат Формирователя напряжения, к ель жит очник ователь, ис ения, интег ор. Введени тор, втор ервыи о,.источника омпаратора, ей позволяе разря второ и овыс ьсретьего ключ очность прео разования длитель напряжение. ти импульсов 1 з.п. Ф-лы,ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпо иэоБ етенияч и отнРытиПРИ П(НТ СССР(71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистическсй революции (72) Е.С. Белов, В.В. Бирюков, С,П, Колесниченко, С.М. Пересада Н.Г. Попович и С.Г. Поляков (53) 621,317,7 (088,8)(56) Авторское свидетельство СССР Иф 705364, кл. С 01 Р, 23/02, 1979,Авторское свидетельство СССР Р 1226337, кл. С 01 к 25/00, 1984,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ В НАПРЯЖЕН Изобретение относится к измерител й технике и может быть использовав системах автоматической стабили зации при обработке частотных сигналов обратных связей для преобразования длительности импульсов в напряже ние постоянного тока.Целью изобретения является повышение точности преобразования длител ности импульсов в напряжение.На фиг,1 изображена функциональна электрическая схема устройства; на фиг.2 - диаграммы напряжений, характеризующие работу устройства.Устройство содержит первый формирователь 1, второй формирователь 2, источник 3 образцового напряжения, и точник 4 разрядного напряжения, первый 5, второй 6 и третий 7 ключи, ин тегратор 8, компаратор 9, фиксатор 358 О 280 ью изобретения являетточности преобразования.я преобразования длитов в напряжение содер 10, при этом второй Формирователь 2содержит элемент И-НЕ 11 и одновибратор 12, выход первого формирователя 1соединен с входом второго формирователя 2, первый выход которого соединенс управляющим входом второго ключа 6,второй выход - с управляющим входомпервого ключа 5, третий выход - суправляющим входом фиксатора 10,вход которого соединен с выходоминтегратора 8 и вторым входом компаратора 9, выход которого соединенс управляющим входом третьего ключа 7, а первый вход - с входамивторого и третьго ключей 6 и 7 ивыходом источника 3 образцового напряжения, выходы первого 5, второго 6и третьего 7 ключей соединенысоответственно с первым, вторым итретьим входами интегратора 8, а вы 1580280ход источника 4 разрядного напряжения соединен с входом первого ключа 5, вход формирователя 2 являетсяпервым его выходом и соединен с вхо 5дом одновибратора 12 и первым входомэлемента И-НЕ 11, выход которого является вторым выходом второго формирователя 2, а второй вход соединенс выходом одновибратора 12 и является 1 Отретьим выходом второго формирователя 2,Устройство работает следующим образом.Электрический периодический сигнал 15Г 1 период которого измеряется, поступает на вход первого формировате"ля 1, на выходе которого формируются, прямоугольные импульсы 11(г.) со скважностью 0,5, изображенные на фиг,2, 2 ркоторые далее поступают на второйформирователь 2, управляющий работойключей 5 и 6 и фиксатора 1 О. Проводимость ключей иллюстрируется на графиках (фиг,2) условными сигналами 25цб и цБ для кл чей 6 и 5 и 08.5для фиксатора. Высокий уровень сигналов соответствует замкнутому положению ключей, низкий - разомкнутому.Положительным нарастающим фронтом 3 Озамыкается ключ 6. При этом источник 3 образцового напряжения подключается через ключ 6 к интегратору 8.Интегратор 8 начинает интегрироватьнапряжение источника образцовогонапряжения 3 + Бэт с постоянной времени , = КС, где К - сопротивлениелмежду источником образцового напряжения и суммирующей точкой интегратора,а С - эталонная емкость в цепи обратной связи интегратора 8. Ключ 6 всоответствии с логической работой второго формирователя 2 удерживаетсяво включенном состоянии в течениевремени, соответствующего половине 5периода Т входного периодическогосигнала. При этом за время Т/2 напряже.нне на выходе интегратора 8 нарастаетдо значения, равного6Т 1 5011 = 1. - 1. -.о Эт(1) где 11 - напряжение в момент начаола интегрирования.По отрицательному перепаду Бключ 6 размыкается, и процесс интег рирования прекращается. Этим же фронтом 11 во втором формирователе 2 формируется сигнал управления фиксато ром 1 О 1 длительностью Т Напряжение с выхода интегратора 8, пропорциональное периоду Т, в соответствии с (1) записывается и хранится фиксатором 10. Выходное напряжение фиксатора 10 имеет вид Бо(С). По отрицательному фронту сигнала Цб бвобыб втором формирователе 2 формируется запускающий импульс У ключа 5. Длительность этого импульса равна й щТ - Т/2 - й . При замыкании ключа, 5 второй вход интегратора подключается к источнику 4 разрядного напряжения, имеющего выходное напряжение - Б. Поскольку напряжение 1 и 1 э имеют различные знаки, то начинается разряд интегратора по закону.Б 1.1+ Б1(2) лгде= К С - постоянная разрядаинтегратора.Значение резистора К по второмул л входу выбирается из условияс( ь. С учетом этого чсловия поопесс разряда будет продолжаться до тех пор, пока в действие не вступит схема ограничения интегратора 8, состоящая из элементов 7 и 9, Поскольку уровень ограничения задается напряжением Б то значение напряжения Б в (1) будет 1 = Б . При поступлении следующего импульса 11 процессы будут повторяться. С учетом равенства Б, = Бэ выражение (1) представляется в виде Т ТП = 1, - 1 - = 0 (1 -- -) (3)э 2 л л ТстЕсли выбрать условие= - = КС2где Т - период частоты, значение которой стабилизируется, то выходное напряжение 11 в точке стабилизации Т = Т равно нулю и не зависит от нестабильности напряжения Б З присопзС. Физически данное условие означает, что изменение напряжения на выходе интегратора 8, обусловленное нестабильностью напряжения образ" цового источника 3 1 э и накапливающееся в процессе интегрирования, будет скомпенсировано изменением начальных условий интегрирования По = Б з так, что на точность измерения это не окажет влияния, Необходимо отметить, что и при значениях Т Ф Тст данная схема- 611 (1- -к)2 ь О 5 158 более эффективна, чем известные, поскольку отклонение 6 Б от образцового значения напряжения Б вызовет ошибку, равную ДС 11 (1- )-М + 0 )(1,-)Т ТЭ 2,Э 2"ь Однако, учитывая, что в системах стабилизации 0,9 Т , б Т й 1,1 Т Т то величина ( " р) 6 0,1, т.е. 2 о0280 6 Б11 что приведет к очередному 8 зфпереключению компаратора 9 и включению ключа 7.Таким образом, устройство поэьопяет с высокой степенью точности осу. ществить преобразование длительности импульсов в напряжение, обладает высокой стабильностью и может быть использовано в системах автоматического управления для обработки сигналов обратных связей с первичным представлением информации в виде периодического сигнала,1. "-О, 111 (,20 25 30 35 40 45 50 55 что на порядок выше, чем в известных системах.Устройство прецизионного ограничения действует при положительных напряжениях интегратора и работает следующим образом,При отрицательном напряжении на вывыходе интегратора 8 компаратор 9находится в первом устойчивом состоянии и имеет на выходе нулевое напряжение, ключ 7 при этом разомкнут ине оказывает влияния на работу интегратора 8. Если на выходе интегратора 8 напряжение положительнойполярности, но по величине меньше Бз,компаратор 9 по-прежнему находится впервом устойчивом положении, ключ 7разомкнут и схема ограничения невлияет на работу интегратора 8. Кактолько положительное выходное напряжение интегратора 8 превысит задающее напряжение схемы ограничения Пlкомпаратор 9 переключится во второеустойчивое состояние с положительнымвыходным напряжением и этим замкнетключ 7, который в свою очередь подключит третий вход интегратора 8 кисточнику напряжения (по схеме к Бэ),который заставляет интегрироватьинтегратор 8 в противоположную сторону, поскольку напряжения Бэ и Бимеют разные знаки. Необходимым условием работы данной схемы являетсядн и л И= К С (сь., где К - входное сопротивление по третьему входу. Уменьшение напряжения на выходе интегратора 8 приведет к переключению компаратора 9 в первое устойчивое положение,отключению ключа 7. Под действиемнапряжения - Б интегратор 8 будетстремиться увеличить положительноенапряжение на выходе, однако при этом Формула изобретения1, Устройство для преобразования длительности импульсов в напряжение, содержащее первый формирователь; источник образцового напряжения, интегратор, первый ключ и фиксатор, вход которого соединен с выходом интегратора, первый вход которого соединен с выходом первого ключа, вход которого соединен с выходом источника образцового напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второи преобразователь, источник разрядного напряжения, второй и третий ключи и компаратор, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, вход которого соединен с первым входом компаратора, выходом источника разрядного напряжения и входом второго ключа, управляющий вход которого соединен с первым выходом второго формирователя, а выход - с вторым входом интегратора, третий вход которого соединен с выходом третьего ключа, а выход - с вторым входом компаратора, выход первого формирователя соединен с входом второго формирователя, второй выход которого соединен с управляющим входом первого клича, а третий выход - с управляющим входом фиксатора,2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что второй формирователь содержит элемент И-НЕ и одновибратор, вход которого является входом и первым выходом второго формирователя и соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого является вторым выходом второго формирователя, а вход - третьим выходом второго формирователя и соединен с вторым входом элемента И-НЕ и выходом одновибратора.1580280 Составитель Е. СоловьТех е М. ык едактор С. Пекарь р д дид Корректор С. рни Заказ 2009 5 ч ир Одписно ям при ГКНТ. ССС НИИПИ роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород гарина, 10 сударственного 113035, митета по изобретениям и откр сква, И, Раушская наб д.