Преобразователь постоянного напряжения во временной интервал

ОР ИСАНИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 299025 Союз Соеетскик Социалистическив РеспуоликЗависимое от авт, свидетельства % -аявлено 11,Х 11.1968 ( 1289595/18-24) Н 031 т 13/02 Н ОЗЕ 7/08 с присоединением заявками Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРата опубликования описания 22.17.197 Авторыизобретения. Агафон Л. Н, Волков, М. С, Белицкая и Научно-исследов Заявитель ьскии институт постоянного тока ОБРАЗОВАТЕЛЪ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛИзобретение относится к электронным преобразователям постоянного напряжения, выполненным на полупроводниковых приборах.Известны преобразователи постоянного напряжения во временной интервал, содержащие генераторы тока, заурядные и сравнивающие устройства и источники напряжения смещения. Эти преобразователи имеют сложную схему, мало надежны и нестабилвны во времени,Для повышения точности и надежности в предложенном преобразователе входы первого и второго генераторов тока подключены к одному из источников напряжен 1 ия смещения, выход первого сравни 1 вающего устройства соединен со входами перьвого и второго зарядных у 1 ст 1 ройств, а также с базой выходного транзисто 1 ра 1 второго сравнивающего устройства через последовательно включенные конденаа 1 тор и диод, катод которого подключен к другому источнику "мещения.На фиг, 1 .представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - его при 1 нципиальная схема; на фиг. 3 - временные диаграммы напряжений в различных точках схемы преобразователя.Преобразо 1 ватель содержит генераторы тока 1:и 2, зарядные устройства 3, 4 и схемы сравнения 5, б. Входы генераторов 1 и 2 соединены вместе и подключены к полюсу стабилизированного источн 1 ика напряжения 7. Каждый генератор то 1 ка соеди 1 нен последовательно со свои вги схемами сра 1 внения, Выход схемы 1 сравнения 5 генератора 1 подключен к зарядным устройс 1 т 1 вам 3 и 4 и к одному из входов схемы сравнения б, на вход 8 которой подано преобразуемое напряжение У. На выходе 9 схемы сравнения 6 получают выходные сиг- О 11 алы Ь и; преооразователя,Кагждый из генераторов тока содержитсопротивления 10 и 11, токостабилизирующие транзисторы 12.и 13 и накопительные кондеп:аторы 14 и 15 (фиг. 2). К точке соединения 5 конденсаторов 14 и 15 и коллекторов транзисторов 12 и 13 нодключе 1 ны эмиттеры транзисторов 16 и 17 зарядных устройств 3 и 4 н эмиттеры транз,исторов 18 и 19 схем сравнения 5 и б. Вы- -0 ход схемьг сравнения 5 (коллектор транзистора 20) не 1 посредственгно соединении с базами транзисторов 16 и 17 зарядных устройств 3 и 4 и с базой транзистора 21 схемы сравнения 6 через цепочку, состоящую из конденсатора 22 и диода 23, К отрицательному электроду диода 23 подано зап 1 и 1 рающее свгещение с помощью делителя 24, 25. Ко входу 8 схемы сравнения б подано преооразуемое постоян- зО 1 юе нап 1 ряжение от источника с малым внут55 60 65 рвнним сопротивлением, например с шунта, В базе транзистора 19 подключен потенциометр 26 для установки нуля преобразователя. Коллекторно-базовые связки в =хеме сравне. ния б осуществляются с помощью цепочекЛ 5 27 и 28, а в схеме сравнения 5 - непосредственно.Преобразователь работает следующим образом.В исходном состоянии и при отсутствии входного сигнала У коядансаторы 14 и 15 генераторов тока запряжены до отрицательного напряжения - О, источника питания, при этом транзисторы 16 - 21 закрыты, а транзисторы 12 и 13 открыты. Напряжения на конденсаторах характаризуются точками А на кривых (см. фиг. 3, а,и 3, в). В момент в 1 ремени, соответствующий точие А упомянутых кривых, начинается разряд конденсаторов 14 и 15 током источника (напряжение У,) через токостабилизирующие транзисторы 12 и 13, Разряд конденсаторов заканчивается в момент, когда напряжение на эмиттере транзистора 18 становится равным напряжению на его базе, т. е, пулю, Этому моменту времени соответствуют точки Б на кривых фиг, 3, а и 3, в. В момент сравнения напряжений на эмиттере и на базе транзистора 18 последний открывается, что приводит к возникновению положительного потенцнала на базе транзистора 20 относителено его эмиттера и соответственно его опкрытию. При этом минус источ.ника питания (напряжение 71);поступает на базы транзисторов 18, 16 и 17, последние открываются, в результате чего начинаемся заряд конденсаторов 14 и 15, причем кондепсатор 14 заряжается через переход коллекторэмитгер транзистора 16 и через два последовательно включенных перехода: коллекторэмиттер транзистора 18 и эмиттер-база транзистора 20. Конденсатор 15 заряжается через переход коллектор-эмиттер транзистора 17 и два упомянутых последовательно включенныхперехода.Процессы в схеме сравнения 5 носят лавинообразный хараитер, поэтому в цепи коллектора транзистора 20 имеет место быстрый рост отрицательного напряжечия, которое через конденсатор 22 и диод 23 поступает на базу транзистора 21 и удерживает схему сравнения б в закрытом состоянии. Когда при заряде конденсаторов 14 и 15 напряжение нз конденсаторе 14 достигает напряжения на базе транзистора 18, транзисторы 16, 17, 18 и 20 закрываются и вновь начинается разряд конден"аторов 14,и 15 током источника (напряжение Ы), при этом напряжение в коллекторе транзистора 20 устанавливается рукавным нулю (фиг. 3, б)На базу транзистора 19 с помощью,потенциометра 26 подано отрицательное напряжение. Это напряжение устанавливается при отсугствии входного напряжения 7/в, равным напряжению на конденсаторе 15, которос имеет место в момент разряда конденсатора 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 14 до нуля, т. ев момент сравнения напряжения на эмиттвре транзистора 18 с напряжением на его базе при радаряде конденсатора 14 (при закрытых транзисторах 18, 20, 16, 17, 19, 21). Поэтому схема сравнения б при отсутствии У всегда остается в закрытом состоянии, В этом случае, напряжением на конденсаторе 14 (его зарядом и разрядом) управляет генератор, пилообразного нааряжения (блоки 1, 3, 5, фиг. 1) пссредством воздействия на базу транзистора 17 отрицательного импульса фор,мируемого в цепи коллектора транзистора 20, В рассматриваемом случае точки А и Б кривых (фиг. 3, а и 3 ) точно совпадают во времени, а на выходе 9 преобразователя выходные сигналы отсутствуют.При наличии входного постоянного напряжения У отрицательный потенциал базы транзистора 19 повышается на величину, пропорциональную входному напряжению, В том случае, когда при разряде конденсатора 15 потенциал эмиттера транзистора 19 достигает потенциала его базы, транзистор 19 открывается, напряжение на базе транзистора 21 становится положительным относительно его эмиттера, и транзистор 21 также открывается (фиг, 3, г), В момент открытия транзистора 21 в цепи его коллектора появляется отрицательное напряжение У,ы, (фиг. 3. д). При открытых транзисторах 19 и 21 начинается заряд конденсатора 15 через переходы коллектор-эмиттер транзистора 19 и эмиттер-база транзиатор 1 а 21 (точка 8 на фиг, 3, г), ткрытое состояние транзисторов 19 и 21 длится до появления отрицательного импульса в коллекторе транзистора 20, который через конденсатор 22 и диод 23 поступает на базу транзистора 21 (фланг, 3, г, отрицательная полу 1 волна) и переводит транзисторы 19 и 21 в непроводящее,состояние. В этот момент транзисторы 18, 20, 16 и 17 открываются и конденсатор 15 начинает заряжаться через переходы коллектор-эмиттер транзистора 17, коллектор-эмиттвр транзистора 18 и эмиттербаза транзистора 20 (точка Г на фиг, 3, ). При закрытых транзисторах 19 и 21 напряжение в цепи коллектора транзистора 21 падает до напряжения - 71 ,. (фиг. 3, д). Длительность сигнала,на выходе преобразователя зависит от величины У: чем больше Ь тем раньше откроются транзисторы 19 и 21 и тем шире будет выходной сигнал УЧастота следования выходных сигналов определяется частотой пилообразного напряжения на коиден"аторе 14. Точно с такой жечастотой формируется пилообразное напряжение на конденсаторе 15. Таким образом, генера. тор пилообразного напряжения формирует частоту выходных сигналов,командует началом формирования пилообразного напряжения на конденсаторе 15 и концом выходныхси гн алов.Схемы сравнения 5 и б формируют начало и конец выходных сигналов. Схема сравнения 6 одновременно с функциями сравнения вы 299025полняет роль своеобразного триггера, отличающегося от обычных триггеров тем, что оба его транзистора находятся либо в заирытом, либо в открытом состоянии.Частота Р и длительность 1 выходных сигналов связаны с напряжением У У источников и с;преобразуемым напряжением У,Ужаэ анная связь имеет,вид:Р 1= -0, К,К+К 2 3 у гдеКь К, К; - постоянные коэффициенты,определяемые параметрами схвмы .преобразователя.При постоянстве У 1 и У, произведение Р 1 дропорционально преобразуемому напряжению и постоянно при неизменном входном напряжении.Для исключения действия,на схему 5 положительного импульса, возникающего йа базе транзистора 21 в момент сравнения напряжений эмиттера и базы транзистора 19, связь между схемами сравнения 5 и б осущеспвлена посредством последовательно соединенных конденсатора 22 и диода 23, Ба отрицательный электрод которого подано запирающее положительное смещение относителыно минуса источника У,. Введение этойП редм ет изобретения 15 Преобразователь постоянного напряженияво временной интервал, содержащий генераторы тока, зарядные и сравкивающие устройства, источники напряжения смещения, отла чаюи 1 ийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, входы первого и второго генераторов тока подключены к одному из источников напряжения смещения, выход первого сравнивающего устройства соединен со 25 входами первого и второго зарядных устройств, а также с базовой выходного транзистора второго сравнивающего устройства через последовательчо включенные конденсатор и диод, катод которого подключен к другот источшгку смещения. 30 цепочки позволяет значительно упростить схему преобразователя и повысить его чувствительность. В преобразователе достигнута чувствительность 50 мксек/мв при разрешаю щей 1 способности 250 мкв. Это позволяет преобразов 1 ать малые напряжения величиной до 10 з зПреобразователь может найти широкоеприменение,в цифровой измерительной и счет но-решающей техваке, в частности в счетчиках ампер- и ваттчасов, а также в милли- вольтметрах постоянного тока.299025 ОЪ г,Л ктор Н, С. Кота аказ 111/460. Изд,343. Тираж 473 Подписно ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5