Интегрирующий преобразователь постоянного напряжения в код

-,); -:-1(е СОНОЗ СО 1111 СКИХ СО 11 ИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК Я) Н 03 М 152 ГОсудАРстйенцыЙ кОмитетГ 1 О ИЗОГРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГ 1 Ри Гкнт сссР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Г 2 Й )5 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Г 1 рянишников В,А. Интегрирующиецифровые вольтметры постоянного тока. -Л.; Энергия, 1976, с, 46Авторское свидетельство СССРМ 764120, кл. Н 03 М 1/52, 1980,(54) ИНТЕ( РИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВА. ТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КОД(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в универсальных цифровых вольтметрах для преобразования постоянно 1 о напряжения в.,Ж 1672565 А 1 код. Изобретение позволит повысить точность преобразования в широком диапазоне рабочих температур. Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий интегратор, выполненный на усилителе 3, резисторе 1 и конденсаторе 2, блок 7 управления, блок 10 измерения и вычитания интервалов времени. компаратор 8, источник 9 опорного напряжения, ключи 13, 14, 4, б, 11, введены усилитель 15, повторитель 16 напряжения и ключи 5. 12. Благодаря наличию усилителя 15, повторителя 16 напряжения, системы ключей 4 - б, 11 - 14 и совокупности связей между всеми перечис. ленными блоками в преобразователе обеспечивается алгоритм работы, повышающий точность преобразования в широком диапазоне температур. 2 э и, ф-лы, 3 ил 1 табл,Изс 1 бретение о 1 цси 1 ся к измерительнГй 1.х 11 ике и может быт ь исгользованц приц 1 с 1 рс 1 нии цифровых вольтметров для же.ских условий зкс;плуатации,1 с лью изобретения является г 1 овыше;и точности преобразования в широкомдиаг 1 азоне рабочих температур,На фиг. 1 приведена функциональнаясхма усгройства на фиг. 2 - функциональная схема блока управления; на фиг, 3временные диаграммы, поясняющие работуустройства и блока управления.Устроиство (фиг. 1) содержит интегратор, выполненный на резисторе 1, конденсаторе 2 и усилителе 3. ключи 4-6, блок 7управления, компаратор 8, источник 9 опорного нагряжения, блок 10 измерения и вычитл ия ингервалов времени, ключи 11.-14,усилит.л, 15, повприель 16 напряжения,гнераср 17 имг 1 ульса, элемен 1 И 18 и ревг цсигный счетчик 19. Резисторы 20 и 21,1 Взклчагель 22 и операционныи усилиль 23 образуют усилитель 15,ЬГ 11 к управления (фиг 2) содержит триг,ры 24 и 25:1 лелены И 26 - 28 триггер 29генератор 30 импульсов, триггер 31, эле.мент НЕ 32.Н;1 временной диаграмме (фиг, 3) обоз 1 асно а с 1: ал на входе преобразователя г, сигнал на выходе Генератора 30, вс и нал на вгором выходе блока 7; г сигналнтретьем выходе блока 7; д - сигнал наГ 1 ервом выходе блока 7: е - сигнал на седьМОМ Г 1 лкодЕ бЛОКа, ж СИГНаЛ На ЧЕтВЕртОМ11 д блока 7, з сгнал на пятом выходе, лск 7, и сигнал на ш.стом выходе блокак 1 Г н.л 1 я вьходе колГ 1 ардтора Я; леи нал на гьходе интегратора; м - ном рагактов пресбразоваеич.Итегрирующий преобразователь нацрчже 1 и код рабцает следующил 1 обраЛ )Л 1,;лпк 7 управления инициируемый сигналами Генератора 30(фиг. Зб), полный циклЦРЕС 11 Р,ЗОВ;1 НИЯ РаЗДЕЛЯЕт На ШЕСТЬ таКтОВ(1 и 1, 3 л) Гс 1. Ояние ключей для полногоцикла гр,ос 1 разоеания в случае когда сразу,Го ле с Очан 1 я Обра ноо инте ррс 1 ванияначин,11 с я следующий 1 ак 1 прямОго интЕг11;41 Овдя, цр 11 едес в таблице, г 1 когсройзнакм" Обознно состояние окрытогоз,;1,1, 1:1 ГО) клоча зн 1 ком Обозначеноц 11,111 с 1 с 1 ры 1О Оазол 1 кнутогс,) .,лочаом ра клк й 1111 вс.дзны в соответствии с10 л;,;Г 11, у е, ,1 е 11 ы л 1 иф и Г . 1 . а г рз м 1. 11 Ы ДИД 1 РГ. Гл, УЦР;1 ВНЦЧ КЛОЧа 1 на ВЫ, щ л б 1 Г 1, у 1 Гь;л-.Гя при в,лс ны на3 вВ Г 1 .,О 1 т 1;1, э1101 ньй:и,ал Од с11 1 О 1. 1 . .11 Д ЗЦР 1 ГЕН 1 ЧР,3 ЦО вториель 16 напряжения и открытый ключ5 податс.ч на резистор 1. При этом неинвертирующий вход усилителя 3 через открытыйключ 12 соединен с общей шиной а в тече 5 ние интервалов времени Т происходит прямое интегрирование эталонного сигнала всоответствии с выражениемОо Осм.1 + Осм,иТ =01, (1)В 1ВК 510 где Осм и - напряжение смещения повторителя 16 напряжения;О - напряжение смещения усилителя 3 интегратора;В - сопротивление резистора 1;15 Вк 5- сопротивление Открытого ключа 5;01 заряд, накопленный в первом тактена конденсаторе 2Во втором такте входной сигнал Ох(фиг, За) через открытый ключ 13, усилитель20 15 и открытый ключ 6 подается на резистор 1. Так как ключ 12 остается открытым,то в течение интервала времени Т происходит прямое интегрирование входного сигнала в соответствии с выражениемОх + Ом 15 + ОсмиТ =02, (2)В 1+ Вквгде Вкв- сопротивление открытого ключа 6;02- заряд, накопленный во втором такте на конденсаторе 2;Осм 15 напряжение смешения усилителя 15,В третьем такте э 1 алонный сигнал систочника 9 опорного напряжения черезоткрытьй ключ 11 подается на неинвертирующий вход усилителя 3, которым переда.ется на инвертирующии вход, и черезрезистор 1 и открытый ключ 4 происходитобра 1 ное ин гегрирование (разряд конденсатора 2) эталонныл", сигнаГом в течение интервала времени т 1, которое фиксируетсякол 1 царатором 8 фиг 3 к), в соответствии свыражениемОо Огл иР)В 1 1 ВК 1где Вкя сопротивление открытого ключа 4;0 з0102 - заряд, накопленный в первом и втором так 1 ах на конденсаторе 2Б течение ингервала 11 времени одновременно с обратны л интегрированием50разршае 1 ся г 1 роождение импульсов с генепатора 17 через элелен 1 И 18 на входреверсивного сче чика 19 в котором в результате накоцлсия числа импульсов интервал вре 1 ени преобразуется в код иЗапоНИаЕтСЯ СО ЗНаКОМ.Р четвер Гом 1 а те преобразователь ОабОтаЕт анаЛОГИННО ЦЕРВОМУ тантУ И За ВРЕМЯт,кта на конд-;еГ;тс;ре 2 накапливаетсязаряд04 =01, (4)В пятом такте напряжение смещения усилителя 15 через открытый ключ 6 подается на резистор 1. При этом ключ 12 открыт и происходит прямое интегрирование напряжения смещения усилителя 15 в течение интервала времени Т в соответствии с выражениемОсм.15 + Осм,иВ 1 + Йкбгде 05 - заряд, накопленный на конденсаторе 2 в пятом такте,В шестом такте преобразователь работает аналогично, как и в третьем такте, при этом происходит обратное интегрирование (разряд конденсатора 2) заряда 06, накопленного в четвертом и пятом тактах, в течение интервала времени йв соответствии с выражениемОо+ Осми1+ К 4где06 = 04 + 05 (7)Одновременно с обратным интегрированием в шестом такте с шестого выхода блока 7 (фиг, Зи) на реверсивный счетчик 19 подается сигнал вычитания, и в течение интервала 12 времени происходит обратный счет, В результате на выходах счетчика 19 образуется код разности интервалов времени 11 и 12. Сигнал Об Окончании вычитания подается с третьего выхода (фиг, Зг) блока 7 через блок 10 на выход преобразователя Числовой код разности соответствует разности выражений(3) и(7): Оэ- Ое (Я 1+ 02)- - (04О= С учетом выражения (б) Оэ - 06-. = 02 - 05, После подстановки выражений (4). (8), (2) и (7) в последнее равенс 1 во и преобразования Относительно О, для Рк 4 = Ркб получимТ ТИз выражения (8) видно, что напряжение смещения усилителя 3 интегратора не входит е аддитивную погрешногть нуля преобразователя, так как при уменьшении входного напряжения Ох уменьшается пропорционально разность (11 -12), что пропорционально уменьшает и влияние указанного напряжения смещения (при нулевом входном сигнале 11 = 12 и погрешность эа счет Осм и равна нулю), а напряжения смещения усилителя 15 и повторителя 16 не входят в окончательное выражение (8) преобразования в результате ноеого алгоритма работы, что снижает погрешность преобразования,При работе преобраэова.еля нагрузкой входному и эталонному сигналам являются входы усилителей. которые Обеспечивают101520 высокое входное сопротивление по цепям указанных сигналов, что повышает точность преобразования,Следует отметрть, что благодаря новому алгоритму работы, обеспеченному вновь введенными узлами и связями, компаратор работает всегда при одном и том же уровне срабатывания и при одних и тех же направлении и скорости изменения напряжения на его входе, Так как за цикл преобразования используется два аналогичных срабатывания с вычитанием информаций, полученных при первом и втором срабатывании, то к компаратору предъявляется требование лишь кратковременной (на цикл преобразованияя) стабильности уровня и задержки срабатывания, что упрощает устройство компаратора и обеспечивает увеличение точности преобразования в широком диапазоне температур, Таким образом, преобразователь обладает более высокой точностью в широком диапазоне температур, упрощены устройство и работа преобразователя. 25 Формула изобретения1. Интегрирующий преобразователь постоянного напряжения в код, содержащий источник опорного напряжения и интегратор, первый вход которого соединен с выхо дами первого, второго и третьего ключей,информационный вход че; вертого ключа является входной шиной, пятый ключ, информационный вход которого является шиной нулевого потенциала. а выход объединен с 35 выходом четвертого ключа, управляющиевходы ключей соединены соответственно с первым - пятым выходами блока управления, выход интегратора через компаратор соединен с входом блока управления, блок 40 измерения и вычитания интервалов времени, выходы которого являются выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности пресбразования в широком диапазоне рабочих температур, в 45 него введены усилитель, повторитель напряжения,шестой и седьмой ключи, выход последнего объединен с выходом шестого ключа и соединен с вторым входом интегратора, управляющий вход шестого ключа объ единен с управляющим входом второгоключа и первым входом блока измерения и вычитания интервалов времени, второй вход которого объединен с управляющим входом третьего ключа, а третий вход соеди нен с шестым выходом блока управления,седьмой выход которого соединен с управляющим входом седьмого ключа, информационный вход которого является шиной нулевого потенциала, информационный вход третьего ключа через повторитель напряжения обьединен с информационным входом шестого ключа и соединен с выхо. дом источника опорного напряжения, а информационный вход первого ключа через усилитель соединен с выходом четвертого 5 ключа, информационный вход второго ключа является шиной нулевого потенциала,2, Преобразователь по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок управления выполнен на четырех триггерах, трех элементах И, 10 элементе НЕ и генераторе импульсов, выход которого соединен с входом первого триггера, инверсный выход которого соединен с входом второго триггера и первым входом первого элемента И, прямой выход 15 первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И и вход третьего триггера объединены и соединены с прямым выходом второго триггера, инверсный 20 выход которого соединен с тактовым входом четвертого триггера, вход установки которого является входом блока, инверсный и прямой выходы четвертого триггера являются соответственно седьмым и вторым выходами блока, инверсный выход третьего триггера соединен с первым входом третьего элемента И и является шестым выходом блока, второй вход третьего элемента И соединен с выходом первого элемента И, который является первым выходом блока, выход второго элемента И является третьим выходом блока, выход третьего элемента И соединен с входом элемента НЕ и является четвертым выходом блока, выход элемента НЕ является пятым выходом блока.3. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок измерения и вычитания интервалов времени выполнен на генераторе импульсов, элементе И и реверсивном счетчике, выходы которого и второй вход блока являются соответствующими выходами блока, вход сложение-вычитание является третьим входом блока, тактовый вход соединен с выходом элемента И, первый вход которого является первым входом блока, а второй вход соединен с выходом генератора импул ьсов.Рректор Т.Мале ри ГК роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 2846 Тираж 443 ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва Ж