Преобразователь напряжение-временной интервал

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 200781 (2 ) 3317923/18-.24 РМ Кз Н 03 К 13/20 с присоединением заявки Ио -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ - ВРЕМЕННОЙИНТЕРВАЛ1 2 30 Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в различных системах для ввода инФормации в ЭВМ от аналоговых датчи 5 ков.Преобразователь напряжение - временной интервал, содержащий узлызапуска преобразователя, включающиеисточник образцового напряжения, масштабирующие усилитель и реле времени, компараторы, генераторы образцовыхнапряжений, Формирователи импульсов, шиФратор номера датчика, узел согласования, коммутаторы, выходной регистр и счетчик времени 1, 15Недостатками этого устройства являются большие аппаратурные затраты,низкие быстродействие и точность,обусловленные дрейФом нуля устройства в целом.20 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь напряжение - временной интервал, содержащий источник образцового тока, четыре ключа, два резистора,пва интегрирующих и два запоюыаюцих конденсатора, четыре операционных усилителя, узел синхронизации, узел преобразования временных интервалов в код, генератоР тактовы" импульсов 2Недостатком устройства является низкая точность,.обусловленная неидельностью ключей.Целью изобретения является повышение точности преобразователя.Укаэанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжение - временной интервал, содержащий первый пассивный элемент, например первый резистор, первый, второй и третий операционные усилители, первый ключ, выход которого соединен с первым интегрирующим элементом, например с одной обкладкой первого конденсатора, первый вход первого ключа соединен с первым входом второго ключа и является первым входом преобразователя, второй ключ, выход которого соединен с запоминающим элементом, например,с одной обкладкой второго конденсатора, а второй вход второго клича соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого через второй интегрирующий элемент, например третий конденсатор, соединен с своим инвертирующим входом, выход третьего огерационного усилителя соединен с выхо-.дом второго ключа и является выходомпреобразователя, первый вход третьего ключа является вторым входом преобразователя, введены четвертый,пятый и шестой ключи, второй цагрузочный элемент, например второй ре-.зистор, и транзистор, коллектор которого соединен с одной обкладкойвторого конденсатора, другая обкладка которого является третьим входомпреобразоватегя и соединена с неинвертирующим входом второго и с инвертирующи"1 входом третьего операционных усилителей, выход второго операционного усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, эмиттер транзистора через первый резистор подключен к шине нулевого потенциала исоединен с первымк входами первого ичетвертого ключей, вьход четвертогоключа соединен с другой обкладкойвторого коцгецсатора и с первым входом пятого клича, второй вход которого соедицен с вторым входом четвертого ключа, выход пятого клю а является четвертым входом преобразователяи подключен к цекнвертирующему входупервого операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключенк выходу первого ключа, и выходпервого операционного усилителя - кбазе транзистора, первый вход шестогоключа является пятым входом преобразователя, второй вход шестого ключасоединен с первым входом третьегоключа, выход подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя и ерез вторсй резистор - квторому входу третьего ключа,На чертеже изображеца схем а устройства. ОС 6 В момент времени С, задним Фронтом тактового импульса размыкаютсяключи 8, 4 и 5, в результате чегона конденсаторе 14 происходит накопление нового заряда соответствующегоизмеряеому напряжению,а конденсатор15 начнет разряжаться образцовым током 1, , В момент времени С выход- Ю ное напряжение усилителя 11 достигнет нуля. По этому признаку усилитель 12 через внешние цепи преобразователя замкнет ключ 5,Последнее приведет к образованию 65 1003-ной отрицательной обратной свяСхема содержит транзистор 1, первый и второй пассивные элемецты, например первый и второй резисторы 2 и 3, ключи 4-9, первый, второй и третий операциоццее усилителя 10 - 12 первый, второй интегрирующие и запоминающий элементы, например конденсаторы 13-15.Устройство работает следующим образом.Пусть ца вход подано напряжениеХВ момент времени 1 с приходом импульса на первый вход преобразователя ключи 8, 4, 5 и 9 замыкаются, а ключи 7 и 6 размыкаются, В результате интегральное значение(3 - х-ф")(т-т)и, рС сЧ где Р - приведенное ко входу нап 1ряженке смещения операционного усилителя 10;О - напряжение на конденсатоС 6ре 13; й, - сопротивление резистора 2;С - емкость конденсатора 4,сФормированная на конденсаторе 14 эа время (т - То),в предыдущем такте начнет списы 5 ваться до нуля,Последнее вызвано тем, чтопосле замыкания ключа 5 одинвывод конденсатора 14 имеет потенциал кнвертирующего входа усили 10 теля 11, а последний равен потенциалу неинвертирующего входа, которыйсоединен с другим выводом конденсатора 14.В результате конденсатор 14 начнетразряжаться до нуля эквивалентнымтоком разряда )9 ( ),. Процесс разряда описывается следующим уравненкем1 )С 6.---- "- - О -о)= -- Т20Одновременно за счет образованиясвязи через ключ 5 конденсатор 15цачцет заряжаться эквивалентным токомзаряда 39 (с ), током, обусловленным25 входным напряжением ОХ (й 1., током7 сь источника тока, протекающим(через цервыи вход ключа 9, током,обусловленным напряжением смещенияусилителя 10 е/Я г, и током, опредеЗО ляемым напряжением смещения усилите-Таким обраэом,в течение вре.:.ени(-)ца конденсаторе 15 сформи 2- Хруется интегральное значение,с(р 4 О где 8 - входцое сопротивление исто:.цика;С - емкость конденсатора 14.К моменту времени й,р эа счет действия через клич 4 10 СЪ-ной отрицательцой обратной связи и связи неинвертирующего входа усилителя 10 срезключ 8 с конденсатором 15 на последнем установится потенциал Оравс 5ный991605 эи и тем самым к поддержанию выходного,напряжения усилителя 11, равным е, до прихода очередного тактового импульса.За интервал времени (-с) на конденсаторе 15 сформируется интегральное значение С 5 КС/ " и-Те ) (5)(6) О -е, 4 В момент времени 14 приходит очередной тактовый импульс, и цикл работы устройства повторяется.Информативный интервал времени Тее можНО определить, исходя из следующих соображений.Процесс формирования интегральных значений на конденсаторе 15 харак теризуется равенством нулю их суииы в течение периода преобразования Т, т.е.- ОО Источники информации,65 принятые ьа внимание при экспертизе В течение оставшегося вреглени г. -с на конденсаторе 14 сформиру- ется С учетом (1). - (б ) из соотношения (7 ) можно найти выражение для Ти (интервала, сформированного преобразователем)То С) Х+б 1 + 6и=Т (.Я)Х (. ) 06 )Сопротивления замкнутых ключей 4 и 8 входят только в постоянную времени заряда конденсатора 14 напряжением смещения ееК могленту окончания тактового импульса на конденсаторе 13 сформируется напряжениеТое -е,(-е еед,к)сь 1где (Я и й, ) - сопротивленияКеозамкнутых ключей4 и 8 соответственно;е - основание натурального логарифма. При выбоРе (ВК.ггг - Й,7 ,1 С, погрешность запоминания конденсатором 15 напряжения смещения е не превысит 0,1, что меньше чем в известном устройстве и свидетельствует о повышении точности объекта изобретения. Формула изобретенияПГеобразователь напряжение - временной интервал, содержащий первый пассивный элемент, например первыйрезистор, первый, второй и третийоперационные усилители, первый ключ,выход которого соединен с первым интегрирующим элементом , например5 с одной обкладкой, первого конденсатора, первый вход первого ключа соединен с первым входом второго ключаи является первым входом преобразователя, второй ключ, выход которого10 соединен с запоминающим элементом,например с одной обкладкой, второгоконденсатора, а второй вход второгоключа соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя,15 выход которого через второй интегрирующий элемент, например третий конденсатор, соединен с своим инвертируищим входом, выход третьего операционного усилителя соединен с выхо 0 дом Второго ключа и является выходомпреобразователя, первый вход третьего ключа является вторым входом преОбразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности преобразователя, в него введены четвертый, пятый и шестой ключи,второй нагрузочный элемент, напримервторой резистор, и транзистор, коллектор которого соединен с одной обкладкой второго конденсатора, другаяобкладка которого является третъиглВходом преобразователя и соединенас неинвертирующим входом второго ис инвертирующим входом третьего операционных усилителей, выход второгоОперационного усилителя соединен снеинвертирующим входом третьего операционного усилителя, змиттер транзистора через первый резистор подключен к шине нулевого потенциала и40 соединен с первыми входами первогои четвертого ключей, выход четвертого ключа соединен с другой обкладкси второго конденсатора и с первымВХОДОМ ПЯТОГО КЛЮЧа ВТОРОЙ ВХОД КО45 торого соединен с вторым входомчетвертого ключа, выход пятого ключа является четвертым входом преобразователя и подключен к неинвертирующему входу первого операционного50 усилителя, инвертирующий Вход которо-го подключен к выходу первого ключа, а выход первого операционногоусилителя - к базе транзистора, первый вход шестого ключа является пя 55 тыгг входом преобразователя, второйвход шестого ключа соединен с первъгг входогл третьего ключа, а выходподключен к инвертирующему входувторого операционного усилите 0 ля и через второй резистор - к Второму входу третьегоключа,991605 Составитель И. АлексеевРедактор Н, Пушненкова Техред М,Гергель Корректор А,Дэятко Подписное Заказ 163/76 Тираж 934ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Авт ор ское св иде тель ство СССРпо заявке 9 2666348, кл. 6 06 Р 3/04,1979. 2, Авторское свидетельство СССР Р 860047, кл, С 06 Г 3/04, 1981 прототип).