Преобразователь интервал-напряжение

(51)4 Н 03 К 9/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Особое конструкторское бюробиологической и медицинской кибернетики(56) Авторское свидетельство СССРУ 488339, кл. Н 03 К 7/68; 1974.Заявка Японии У 50-22391,кл. Н 03 К 9/08, 1969,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛ-НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение может быть использовано в автоматике при преобразовании широтно-модулированных сигналов в напряжение. Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона преобразуемого сигнала. Преобразователь содержит источник 1 постоян 801287272 А 1 ного тока, блок 3. цепей разряда,ключи 4 и 5 коммутирующие, блоки(БН) 6 и 7 накопительные, ключ 8разряда и блок 10 управления, В устройство введены формирователь 2 биполярных импульсов, ключ 9. разрядаи разностный блок 11. Благодаря введению процесса перезарядки полученатакая форма сигналов на выходах БН6 и 7, что их непосредственная разность в каждый момент времени формирует выходной сигнал преобразователя. Таким образом, обеспечена непосредственная связь БН 6 и 7 с разностным блоком 11, вследствие .чего приизменении входного сигнала сохраняется неизменным выходное сопротивление БН 6 и 7, а следовательно, повышается точность преобразования. Кроме того, уменьшается динамическаяпогрешность преобразования за счетисключения пульсации выходного сиг"нала. 4 ил.Предлагаемый преобразователь интервал-напряжение относится к им.пульсной технике, касается вопроса преобразования широтно-модулированных сигналов в напряжение и может 5 найти применение в автоматике, теле- механике и вычислительной технике,Целью изобретения является повышение точности преобразования и расширения динамического диапазона пре 10 образуемого сигнала.На фиг.1 представлена Функциональная схема предлагаемого преоб" разователя," на Фиг,2 - временные диаграммы работы устройства, на фиг,15 3 и 4 - примеры конкретного выполнения преобразователя.Преобразователь интервал-напряжение содержит источник 1 постоянного 20 тока, Формирователь 2 биполярных импульсов, блок 3 цепей заряда, ключи 4 и 5 коммутирующие, блоки 6,7 накопительные, ключи 8,9 разряда, блок 10 управления и разностный блок 25 11. При этом входная шина соединена с входом блока 10 управления, один иэ выходов блока 3 цепей заряда соединен с входом первого коммутирующегом,ключа 4, выход которого соединен с ЗО первым входом первого накопительного блока 6, первый вход второго накопительного блока 7 соединен с выходом второго коммутирующего ключа 5. Выход источника 1 постоянного тока соединен с входом Формирователя 2 биполярных импульсов, выход которого , соединен с входом блока 3 заряда цепей, второй выход которого соединен с входом второго коммутирующего 40 ключа 5, первый выход блока 10 управления соединен с управляющим входом формирователя биполярных импульсов, второй выход блока 10 управления - с управляющим входом второго 45 ключа 9 разряда, первые и вторые выходы котерого соединены е соответствующими входами второго, накопитель,ного блока 7, четвертый выход блока 10 управления - с управляющим входом первого ключа 8 разряда, первые и вторые выходы которого соединены с соответствующими входами первого накопительного блока 6, третий ипятый выходы блока 10 управления соединены с управляющими входами первого и второго коммутирующих ключей 4 и 5 соответственно, причем выходынакопительных блоков подключены к входам раэностного блока 11, выходкоторого соединен с выходной шиной,.Первые входы элементов И 13 и 14соединены с прямым и инверсным выходами триггера 12, соответственно вторые входы элементов И 13 и 14 объединены и подсоединены к входу блокауправления, выходы элементов И 13 и14 подключены к входам элементовНЕ 15 и 16 соответственно, выходыкоторых, а также выходы элементовИ 13 и 14 и прямой выход триггераподсоединены, соответственно, ктретьему, пятому, четвертому, второму и первому выходам блока управления 10.Преобразователь работает следующим образом.Входные импульсы (диаграмма 0 -преобразуемый интервал соответствует отрицательному импульсу) поступают на блок 10 управления, на выходе которого вырабатываются импульсы, равные по длительности периодувходного сигнала (диаграмма Б ),а также импульсы, равные паузе входного сигнала и следующие поочередночерез период входного сигнала (диаграммы б,г ), и инверсные им сигналы (диаграммы , ж ),На формирователе 2, управляемомимпульсами с блока 10 управления(диаграмма о ), формируются биполярные сигналы (диаграмма е ),В начальный момент времени г., открыт ключ 8 разряда, управляемый положительными импульсами с четвертого выхода блока 10 управления (диаграмма 6 ) и коммутирующий ключ 4,управляемый импульсами с третьеговыхода блока 10 управления (диаграмма ж), что обеспечивает разряд конденсатора накопительного блока 6 иподдержание данного состояния домомента времени г 1(диаграмма и).Начиная с момента времени еключ 8 разряда закрывается и напряжение на выходе блоков начинает линейно возрастать, так как на его вход поступает импульс положительной полярности от формирователя 2 диаграмма е ).В момент времени сключ 4 закрывается (диаграмма ж), отключая накопительный блок 6 от цепи заряда, обеспечивая тем самым режим хранения напряжения.Начиная с момента времени Су вновь открывается ключ 4, пропуская на входнакопительного блока 6 от формирователя 2 импульс отрицательной полярности, равный по амплитуде импульсуположительной полярности, При этомпроисходит перезаряд конденсаторанакопительного блока 6 до нулевогозначения (момент времени с ) таккак время; заряда (й - й 1) и времяразряда ( - ) и время разрядас ) равно длительности информаьдионного сигнала дс - й 1 , Далее(й - с) открывается ключ 8 разряда (диаграмма Ь ), поддерживая нулевойуровень на конденсаторе накопительного блока 6, затем процесс повторяется,Каждый период времени ключ разрядаобеспечивает стабилизацию выходногосигнала за счет привязки к нулевомууровню, что особенно важно при использовании интегралов на операционных усилителях, в которых без подобного разряда произошло бы сползаниевыходного напряжения и тока смещения25усилителя,Аналогично работает второй накопительный блок 7 (диаграмма 1 ), подключаемый к формирователю 2 через ключ 5,управляемый импульсами блока 10 управления (диаграмма Ъ ) и разряжаемыйключом 9, управляемый импульсом подиаграмме ж . При этом в накопительном блоке формируются импульсы, аналогичные импульсам накопительного блока б, но отрицательной полярности 35(диаграмма К ) относительно нулевогоуровняВ раэностном блоке 11 напряжение накопительного блока 7 (диаграмма к ) 40 вычитается из напряжения накопительного блока 6 (диаграмма и ), резуль тат отражен на диаграммеИзменение длительности информационного сигнала в сторону уменьше ния(ьс = Ьс ) или в сторону увеличения ( ь= й с, ) вызывает изменение выходного сигнала после окончания информационного импульса без наличия напряжения, соответствующего процессу 5 р отработки.Благодаря введению процесса пере- заряда получена такая форма сигналов на выходах накопительных блоков, что их непосредственная разность в каждый момент времени формирует выходной сигнал преобразователя. Таким образом, обеспечена непосредственная связь накопительных блоков с разност где К в . сопротивление на входе Вусилителя,К- сопротивление обратной связи,Ч - выходное напряжение накок пительного блока. При коэффициентепередачи К1 К,с= К, тогда Чвы ЧкАналогично подключение дифференциального усилителя к известному устройству в качестве буферного обеспечит на выходе преобразователя. напряжение по формулеЧ,ЧКосф " К, + К, 1 ь Ккв при К=1Ккл К ку 1+ - -+ КмПри использовании усилителей с высоким входным сопротивлением входное сопротивление может быть выбрано большим, что снизит погрешность преобразования, в то время как в предлагаемом преобразователе данная погрешность полностью исключается при использовании любыхусилителей,Кроме того, непосредственное подсоединение накопительных блоков к разностному блоку обеспечивает дополнительный положительный эффект - уменьшение динамической погрешности преобразования за счет исключения пульсации выходного сигнала.Уменьшается также составляющая погрешности, вносимая накопительным блоком в режиме хранения, так как время хранения соответствует длительности паузы между информационными импульсами, в то время как в проным блоком, вследствие чего при изменении входного сигнала сохраняется неизменным выходное сопротивление накопительных блоков, а следовательно,повышается точность преобразования.Действительно, при использовании в качестве разностного блока 11, например, дифференциального усилите ля выходное напряжение преобразовате. ля определяется кактотипе время хранения равно периоду информационных импульсов.Действительно, изменение напряжения накопительного блокаЧ в режиме хранения соответствует 5Теи5 Ч -Ч= Чк (Т ин,С Аналогично для 1 дЧ= - -1 Чйг К С з Т, огде К - сопротивление ключей в закрытом состоянии;г. - длительность информационного импульса;Т - период следования входныхимпульсов.Диапазон изменения входного сиг 20 нала определяется, с одной стороны, порогом чувствительности накопительных блоков, с другой стороны, шириной импульса, необходимого для полного разряда конденсатора накопительных блоков. При использовании интеграторов иа операционных усилителях нижний предел преобразуемых интервалов может быть приближен к нулевому. Поскольку в статическом режиме разряд обеспечивается перезарядом конден-. сатора до нулевого уровня, а ключи разряда лишь поддерживают данное состояние, то верхний предел входного импульса близок к значению периода следования импульсов, отличаясн на длительность, необходимую для работы элементов схемы, т,е, определяется их быстродействием. 40 Формула изобретения Преобразователь интервал-напряже ние, содержащий источник постоянного тока, блок цепей заряда, два коммутирующих ключа, два накопительных блока, ключ разряда, блок управления, содержащий триггер, входную и 50 выходную шины, при этом входная шина соединена с входом триггера блока управления, один из выходов блока цепей заряда соединен с входом первого коммутирующего ключа, выход которогосоединен с первым входом первого н,.копительного блока, первый вход второго накопительного блока соединенс выходом второго коммутирующего ключа, о т л и ч а ю .щ и й с я тем, что,с целью повышения точности преобразования и расширения динамического диапазона преобразуемого сигнала, в неговведены формирователь биполярных импульсов, второй ключ разряда и разностный блок, при этом выход источникапостоянного тока соединен с входомформирователя биполярных импульсов,выход которого соединен с входом блока цепей заряда, второй выход которого соединен с входом второго коммутирующего ключа, первый выход блокауправления соединен с управляющим входом формирователя биполярных импульсов, второй выход блока управления -с управляющим входом второго ключаразряда, первый и вторые выходы которого соединены с соответствующимивходами второго накопительного блокачетвертый выход блока управленияс управляющим входом первого ключаразряда, первые и вторые выходы которого соединены с соответствующимивходами первого накопительного блока,третий и пятый выходы блока управления соединены с управляющими входами первого и второго коммутирующихключей соответственно, причем выходынакопительных блоков подключены квходам разностного блока, выход которого соединен с выходной шиной,,причем блок управления дополнительносодержит два элемента И и два элемента НЕ, первые входы первого и второгоэлементов И соединены с прямым и инверсным выходами триггера соответственно, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к входу блока управления,выходы первого и второго элементов Иподключены к входам первого и второгоэлементов НЕ соответственно, выходыкоторых, а также выходы первого ивторого элементов И и прямой выходтриггера подсоединены соответственно к третьему, пятому, четвертому,второму и первому выходам блока управления,твенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 оии Редактор И.ЦиткЗаказ 7728/58 Тираж 899 НИИПИ Государственного ко о делам изобретений и отк 13035, Москва, Ж, Рауш тииая наб д, 4