Аналого-цифровой преобразовательт: ;: ч: пehbaiijiila

320222 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Ия К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСова Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельства1. Кл. Н ОЗЙ 13/20 Заявлено 07,Х 11.1970 ( 1498385/26-9) с присоединением зая Комитет по делам зобретеиий и открыти при Совете Министров СССРиоритетубликовано 15.1.1973. Бюллетень1 К 681,325(088,8) ия описания Л 1.19 а опублико торыобретен ндин, В. Г. Овчинников и С. М. Телеги Э. К, Шахов, В Пензенский политехнический инстит вител АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ 1ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПР И Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано при электроизмерениях,Известный аналого-цифровой преобразователь действующего значения переменного напряжения, содержащий блок управления, селектор периода, генератор образцовой частоты, управляемый делитель частоты, ключи, счетчик, в котором производится преобразование квадрата мгновенного значения измеряемого напряжения в частоту и последующая обработка ЧМ-сигнала, сложен и имеет невысокую точность.В предлагаемом аналого-цифровом преобразователе упрощение устройства и повышение точности преобразования достигается тем, что он содержит реверсивный счетчик, триггер, переключатель и квадратичный преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, вход которого через переключатель соединен со входом всего устройства, а выход через первый ключ, управляемый селектором периода, подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход последнего соединен с выходом управляемого делителя частоты, а выход через триггер - с управляющим входом второго ключа, через который выход генератора образцовой частоты подключен ко входу счетчика, и с управляющим входом третьего ключа, через который выход квадратичного пре.образователя напряжения в частоту следования импульсов подключен ко входу управляемого делителя частоты.5 На фиг. 1 представлена блок-схема пред.лагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема квадратичного преобразователя напряжения в частоту (ПНЧ); на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу указанного 10 преобразователя.Аналого-цифровой преобразователь действующего значения переменного напряжения содержит: переключатель 1; селектор 2 периода входного сигнала; блок 3 управления;15 квадратичный ПНЧ 4; первый ключ 5; второйключ б; третий ключ 7; четвертый ключ 8; счетчики 9, 10 цифрового управляемого делителя 11 частоты с системой импульсно-потенциальных кчючей; реверспвный счетчик 12;20 счетчик 13; схему ИЛИ 14; триггер 15; генератор 1 б образцовой частоты. Вход квадратичного ПНЧ 4 через переключатель 1 соединен со входом всего устройства, а выход через первый ключ 5 управляемый селекто ром 2 периода входного сигнала, подключенк суммирующему входу реверсивного счетчика 12. Вычитающий вход этого счетчика соединен с выходом управляемого делителя 11 частоты, а выход - через триггер 15 с упЗ 0 равляющчм входом второго ключа б, черезкоторый выход генератора 1 б образцовойчастоты подключен ко входу счетчика 13, и суправляющим входом третьего ключа 7, через который выход квадратичного ПНЧ 4подключен ко входу управляемого делителя11 частоты. Квадратичный ПНЧ 4 содержит(см. фиг. 2) дифференциальный усилитель 17постоянного тока; блоки 18, 19 сравнения;триггер 20; электронный переключатель 21;интегрирующую цепь, состоящую из резистора 22 и конденсатора 23.В случае, если выходной величиной ПНЧ 4считать частоту выходных импульсов, то функция преобразования будет иметь вид:1 = 5/о - е ф,где 5 - постоянный коэффициент, определяемый параметрами ПНЧ;Уо - постоянное образцовое напряжение;е - входное напряжение.Пусть в некоторый момент времени 1, (см.фиг. 3) на вход ПНЧ 4 подано входное напряжение е(Ц (на фиг. 3 оно представленокак постоянное, так как выходная частотаПНЧ на несколько порядков выше частотывходного сигнала и входное напряжение напротяжении нескольких периодов выходногонапряжения ПНЧ можно считать практическипостоянным). Сигнал с выхода дифференциального усилителя 17 постоянного тока вызывает срабатывание блока 19 сравнения, который через триггер 20 и переключатель 21подключит на вход интегрирующей цепи изрезистора 22 и конденсатора 23 положительное образцовое напряжение +По, При этомконденсатор 23 начнет заряжаться и в некоторый момент времени напряжение на немсравняется с входным напряжением. Дифференциальный усилитель 17 не чувствителен коинфазной составляющей напряжений на еговходах, поэтому в этот момент его выходноенапряжение соответствует нулевому сигналуна входе, При дальнейшем заряде конденсатора 23 в момент времени 12 выходной сигнал дифференциального усилителя достигаетвеличины Упп(на фиг. 3 У, - приведенная ко входу усилителя величина lпп, ), прикоторой срабатывает блок 18 сравнения и навход интегрирующей цепи подается отрицательное образцовое напряжение Уо. Конденсатор 23 начинает разряжаться, и как толькоразность напряжения на конденсаторе 23 ивходного достигнет величины У , снова изоп,менится знак образцового напряжения. Таким образом, частота генерируемых колебаний будет следующей:ф = Уо - е =гоопазСаз= ЯПо - еф, (1)где К - коэффициент усиления дифференциального усилителя 17;Й 22 - ,величина сопротивления резистора 22;С 2 д - величина емкости конденсатора 23.Аналого-цифровой преобразователь действующего значения переменного напряжения работает в два цикла. В первом измеряют период входного сигнала и подсчитывают выходные импульсы ПНЧ в течение этого периода, По команде с блока 3 управления селектор 2 формирует импульс, длительность которого равна периоду Т входного сигнала, На это время открываются ключи 5 и 8, и на счетчик 10 с генератора 1 б образцовой частоты проходит число импульсов образцовой частоты Уз, равноеот=7 ,. (2) 15 На суммирующий вход реверсивного счетчика 12 через ключ 5 поступает число импульсов частоты,(Ц, равноет т тф = Л= 5 Ио 4 - еа 1= го о о оВ течение этого времени через ключ б, управ 65 ляемый триггером 15, на счетчик 13 поступит Во втором цикле по окончании селектированного периода входного сигнала по команде с блока управления переключатель 1 подключает на вход ПНЧ 4 нулевой потенциал, триггер 15 устанавливается в положение, отпирающее ключ 7. При этом на счетчик 9 управляемого делителя 11 частоты начинают поступать импульсы частотыо -- 10, (4)а с выхода схемы ИЛИ 14 управляемого делителя 11 частоты на вычитающий вход счетчика 12 - импульсы с частотой40а с учетом условий (2) и (3)(5)где Ров емкость счетчика 9 или 10.45 Импульсы частоты е поступают на входсчетчика 12 до момента его обнуления, когда соответствующий импульс возвращает триггер 15 в исходное состояние, закрывая, тем самым, ключ 7. Время, в течение которого ключ 7 открыт, равноИ=У,или, после подстановки выражений (3) и (5), 55 тЯ 3 оТ - 5 1 е (8)ЧЫ=Уз 8 2о60 тчисло импульсов образцовой частоты, рав- ное тУ = М , = Л --- е (1)фй =Ю 0о0 М,з 2(6) Предмет изобретенияАналого-цифровой преобразователь действующего значения переменного напряжения, содержащий блок управления, селектор пеТаким образом, прои соответствующем выборе емкости счетчика 13 отсчет, снимаемый с него в обратном коде, прямо пропорционален квадрату действующего значения измеряемого напряжения и не зависит от частоты измеряемого напряжения. Отсчет действующего значения обеспечивается при любой форме измеряемого напряжения. риода, генератор образцовой частоты, управляемый делитель частоты, ключи, счетчик, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности, он содержит реверсивный счетчик, триггер, переключатель и квадратичный преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, вход которого через переключатель соединен со входом всего устройства, а выход через первый ключ, управляемый селектором периода, подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, а выход - через триггер - с управляющим входом второго ключа через который выход генератора образцовой частоты подключен ко входу счетчика, и с управляющим входом третьего ключа, через который выход квадратичного преобразователя напряжения в частоту следования импульсов подключен ко входу управляемого делителя частоты./Олг г 3 +ц,Выло У ПНЧ Фиг.5оставитель Г. Челей Редактор А. Батыгин Техред Т. Курилко Корректор Е. Талалаеаказ 1621/6 Изд.467 Тираж 780 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Типография, пр. Сапунова,