Интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени

(81) 80 (21) 33 (22) 04 (46) 07 (72) А. 560 76095/ 01.82 10.83 Б. Ан овиков нзенск исслед ИНСТИ8-21 О. П. Н (71) Це научноческого (53) 68 и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ СВИ Бюл. В 37реев, Н. Г Жегалин, и А. И. Федонин й филиал Всесоюзного вательского технолог ута приборостроения 88.8)(54)(57) ИНТЕГРИРУЮЩИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИпо авт. св. Р 809560, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены.три элемента ИЛИ, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, второй повторитель, напряжения, третийусилитель постоянного тока, третийконденсатор, третий резистор, приэтом к входной клемме через соединенные последовательно третий резистор и третий ключ подключен входвторого повторителя напряжения, соединенный через третий конденсаторс выходом третьего усилителя постоянного тока, с которым через четвертый ключ соединены выход повторителя и инвертирующий вход третьего 801046 усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого подключенк общей шине, первый дополнительныйвыход генератора импульсов подключен к первому дополнительному входупереключаемого источника образцовыхнапряжений, второй дополнительныйвход которого соединен с выходомтретьего усилителя постоянного тока,второй дополнительный выход генератора импульсов через инверсныевходы первого и второго элементовИЛИ подключен к управляющим входамвторого и четвертого ключей соответственно и к управляющим входамтретьего и шестого ключей непосредственно, причем шестой ключ включенмежду вторым резистором и входомпервого повторителя, третий элементИЛИ включен между первым выходомгенератора импульсов и вторым входом триггера, второй вход третьегоэлемента ИЛИ подключен к первомудополнительному выходу генератораимпульсов, прямому входу второгоэлемента ЙЛи и к управляющему входупятого ключа, сигнальный вход которого подключен к входу второго повторителя, а выход - к выходу первогоключа, прямой вход первого элемента ИЛЙ соединен с первым выходомгенератора импульсов, 1046930Недостатком устройства являетсянизкое быстродействие, определяемоепериодом преобразования, равным периоду сетевой помехи,Цель изобретения - повышениебыстродействия.Поставленная цель достигаетсятем, что в интегрирующий преобразователь напряжения в интервал временивведены три элемента ИЛИ, третий,четвертый, пятый и шестой ключи,второй повторитель напряжения, третий усилитель постоянного тока, третий конденсатор, третий резистор,при этом к входной клемме через соединенные последовательно третийрезистор и третий ключ подключенвход второго повторителя напряжения,соединенный через третий конденсатор с выходом третьего усилителя 65 50 Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть .использовано при построении цифровых измерителей физических величин, содержащих периодическую помеху в виде аддитивной составляющей. 5По основному авт, св. Р 809560 известен интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени содержит переключаемый источник образцовых напряжений, выход которого 10 через первый резистор соединен с инвертирующим входом интегратора на основе усилителя постоянного тока с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, выход интегратора соединен с входом нуль-органа, соединенного выходом с управляющим входом интегратора и первым входом триггера, выход которого соединен с выходной клеммой, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом триггера и. Управляющим входом первого ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом интегратора, а сигнальный вход через второй резистор подключен к входной клемме устройства, формирователь импульсов, включенный между сетевой клеммой и управляющим .входом генератора импульсов, повто- ЗО ритель напряжения, вход которого соединен. с сигнальным входом первого ключа и через второй конденсатор с выходом второго усилителя постоянного тока, соединенного через второй 35 ключ с выходом повторителя напряжения и инвертирующим входом второго усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого подключен к ббщей шине, выход генератора импуль сов также соединен с управляющим вхо дом второго ключа и с первым входом переключаемого источника образцовых напряжений, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя постоянного тока 1 3. постоянного тока, с которым через четвертый ключ соединены выход повторителя и инвертирующий вход третьего усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый дополнительный выход генератора ююпульсов подключен к первому дополнительному входу переключаемого источника образцовых напряжений, второй дополнительный вход которого соединен с выходом третьего усилителя постоянного тока, второй дополнительный выход генератора импульсов через инверсные входы первого и второго элементов ИЛИ подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей соответственно и к управляющим вхо дам третьего и шестого ключей непосредственно, причем шестой ключ включен между вторым резистором и входом первого повторителя, третий эле-, мент ИЛИ включен между йервым выходом генератора импульсов и вторым входом триггера, второй вход треть" его. элемента ИЛЙ подключен к первому дополнительному выходу генератора импульсов, прямому входу второго элемента ИЛИ и к управляющему входу пятого ключа, сигнальный вход которого подключен к входу второго повторителя, а выход - к выходу первогоключа, прямой вход первого элемента ИЛИ соединен с первым выходом генератора импульсов.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства на фиг, 2 - временные диаграммы,.поясняющие работу устройства,Устройство содержит переключаемый источник 1 образцовых напряжений, первый резистор 2, интегратор 3 на основе усилителя постоянного тока 4 с конденсатором 5 в цепи отрицательной обратной связи, нуль- орган 6, триггер 7, выход которогосоединен с выходной клеммой 8, генератор 9 импульсов, управляемый интегратор 10, на основе первого ключа 11, первого повторителя напряжения 12, второго ключа 13, второгоусилителя. 14 постоянного тока и второго конденсатора 15, выходную клемму 16, с,которой через второй резистор 17 и шестой ключ 18 соединен вход первого повторителя напряжения, второй управляемый интегратор 19,на основе пятого 20 и четвертого 21ключа, второго повторителя 22 напряжения, третьего усилителя 23 постоянного тока .и третьего конденсатора 24, вход второго повторителя напряжения также соединен с входнойклеммой через третий резистор 25 и третий ключ 26, первый 27 и второй 28 элементы ИЛЙ, соединенные выходами с управляющими входами второго и четвертого ключей соответственно,третий элемент ИЛИ 29, генератор импульсов синхронизируется через сетевую клемму 30 импульсами, формируемыми от переменного напряжения промышленной сети формирователем .31 импульсов, и имеет первый выход 32, первый дополнительный выход 33, второй дополнительный выход 34.На фиг. 2 обозначено: А - форма сигнала на сетевой клемме 30, Б -. форма сигнала на выходе формирователя 31 импульсов; В, Г и Д - форйа сигналов на выходах 34, 33 и 32 со- . ответственно генератора 9 импульсов; Е - форма напряжения Нх на входной клемме 16, искаженного сетевой помехой Н(С), Ж и 3 - Форма сигна- лов на первом выходе усилителей постоянного тока управляемых интеграторов 19 и 10 соответственно; И - форма сигнала на выходе интегратогра 3; К - напряжение на выходе переключаемого источника 1 образцовых напряжений; Л - импульсная последовательность на выходе нуль-органа 6, М - сигнал на выходе триггера 7,Предлагаемое устройство работает следующим образом.Пусть на входную клемму 16 подается положительное напряжение в сумме с сетевой помехой. С началом очередного периода помехи в момент времени С по переднему фронту импульса выхода 34 генератора 9 импульсов замыкаются до этого разомкнутые ключи 18 и 26 и размыкаются через элементы 27 и 28 ИЛИ до этого замкнутые кличи 13 .и 21, В результате напряжение на выходе усилителя постоянного тока управляемого интегратора 19 начнет линейно изменяться от нуля, а напряжение на выходе усилителя постоянного тока управляемого интегратора 10 также будет линейно изменяться, но от.некоторого значения напряжения, обусловленного зарядом на конденсаторе 15, накопленном в предыдущем полупериоде помехи в течение интервала времени Т = сопяС.оВ момент времени С 2 с выхода 32 генератора 9 импульсов приходит импульс, по переднему фронту которого замыкаются ключи 11 и 13. В результате этого напряжение, сформированное на конденсаторе 15 в течение Т в предыдущем полупериоде и в течение времени С - С в текущем полу- периоде помехй: падают до нуля, Последнее обусловлейо тем, что при замыкании клича 13 происходит принудительное выравнивание потенциалов на выходе усилителя 14 постоянноготока и входе повторителя 12 напряжения, что приводит к разряду донуля конденсатора 15 и одновременному заряду конденсатора 5, Для предотвращения разряда конденсатора 16через замкнутый ключ 13 в цепь между ними введен повторитегГь 12 напря-,жения с малым значением входноготока, который также должен иметьзащиту по выходу при замыкании дополнительного ключа.5 При этом осуществляется переносинтегрального значения с конденсатора 15 на конденсатор 5 интегратора 3. Одновременно интегратор 3 осу"ществляет интегрирование сигнала100 + 0 (С) через резистор 17 и эамкйутые кличи 18 и 11, а также образцового напряжения - Н переключаемогоисточника 1 образцовйх напряженийдо момента времени С(Фиг. 2), когда напряжение на выходе усилителяпостоянного тока управляемого интегратора 10 оказывается равным нулю.После окончания разряда конденсатора 15, в течение оставшегося времени до окончания тактового импульо са длительностью Т(момент времениС) интегРатор 3 ийтегрирует лишьсумму напряжений 0+ цп(С) - НоВ момент времени С задним фронтом тактового импульса То размыкаются ключи 11 и 18, а ключ 13 продолжает оставаться замкнутым. В результате напряжение на выходе усилителя14 постоянного тока поддерживаетсяравным нулю. Интегратор 3 продолжаетЗО интегрировать образцовое напряжение .- Нр, В момент времени С 5 выходноенапряжение интегратора 3 достигаетнуля, что приводит к срабатываниянуль-органа 6, на выходе которого вы 3 рабатывается импульс длительностьюв течение которого выходноенапряжение интегратора 3 поддержйвается равным нулю,Информативный интервал времени 40 Т= С - Сг выделяется триггером 7от момента С начала тактового имгпульса на выходе 32 генератора 9 импульсов до момента С равенства нулювыходного напряжения интегратора 3,ц . В момент времени С 6 передним, фронтом тактового импульса с выхода34 генератора 9 импульсов размыкается ключ 13 и замыкается ключ 18.В результате напряжение на выходеусилителя 14 постоянного тока начинает линейно изменяться от нуля. Завремя С - С на конденсаторе 15 сфор 9,мируется новое интегральное значение. В момент времени С задним фронтом тактового импульса Т размйкаетося ключ 18, а ключ 13 замыкается,В результате на конденсаторе 15 со.храняется накопленный в течение Тозаряд, а напряжение на выходе усилителя 14 постоянного тока поддержива ется равным нулю. Последней обеспечивается за счет замкнутого ключа 13и необходимо для подцержания усилителя 14 в активном режиме.Работа управляемого интегратора 5 19 происходит аналогично описанномувыше, с той лишь разницей, что все процессы в нем протекают со сдвигом на половину периода помехи Б(С) по отношению к работе первого управляемого интегратора.Смена полярности напряжения Н, 5 например, в момент времени , приводит к изменению знака скорости изменения напряжения на выходе усилителя 14 постоянного тока (или 23 в зависимости от момента смены полярности). Начиная с момента времени 1 это напряжение становится больше нуля. По этому признаку осуществляется подготовка переключения полярности образцового напряжения. По переднему фронту ближайшего тактового импульса с выхода 32 или 33 генератора 9 импульсов переключаемый источник 1 образцовых напряжений срабатывает, и на его выходе появляется образцовое напряжение другого знака (в данном случае +по).В остальномработа предлагаемого устройства придругой полярности напряжения цосуществляется аналогично описанномувыше. Время преобразования в устройстве прототипе при исключении влияния сетевой помехи, составляет один период Т помехи. В предлагаемом устройстве информативный интервал времени также не зависит от влияния помехи, но информация о преобразуемом сигнале получается каждые полпериода сетевой помехи. Время интегрирования входного сигнала У является величиной строго постоянной и не зависит от изменения периода помехи, тогда как в прототипе период помехи входит в функцию преобразования,1046930 Составитель И, ДягельЛушникова Техред И.МетелеваКорректор О. Билак ед Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 7752/56ВНИИПИ Госупо делам113035, Москв Тираж 936ственного комитетабретений и открытийЖ, Раушская наб. ПодписноСРд. 4/5