Функциональный преобразователь

, 18 9) Я,);) 6 0 6 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К ут им. истиВАцион аапа РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4847799/24 (22) 09.07.90 (46) 15,05.93. Бюл. М 18 (71) Киевский политехнический инсти 50-летия Великой Октябрьской социа ческой революции (72) И,Ю.Сергеев и Р,В,Шерстюк (56) Авторское свидетельство СССР М 1019410, кл, 6 05 Г 1/44, 1983.Авторское свидетельство СССР В 1109765, кл. 6 06 6 7/26, 1984.Авторское свидетельство СССР М 567206, кл. Н 03 К 13/20. 1975, (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРА ТЕЛЬ (57) Изобретение относится к информ но-измерительной техни 2функциональным преобразователям и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Цель изобретения - повышение быстродействия функционального преобразователя. Сущность изобретения: преобразователь содержит интеграторы 1, 11, ключ 2, генератор линейно изменяющегося напряжения 3, компараторы 4, 14, триггер 5. генератор тактовых импульсов 6, источник опорного напряжения 7, коммутатор 8. цифровой измеритель временных интервалов 9, элемент И 10, коммутируемые источники тока 12 и 13, блок формирования временных интервалов 15, блок синхронизации 16, 4 ил,Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем,Целью изобретения является повышение быстродействия функционального преобразователя за счет уменьшения времени преобразования,На фиг,1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.4 - пример исполнения цифрового измерителя временных интервалов,функциональный преобразователь содержит включенные последовательно интегратор 1, ключ 2, генератор линейно изменяющегося напряжения 3 и компаратор 4, выход которого соединен с К-входом триггера 5, С-вход которого соединен с генератором тактовых импульсов 6, первый вход интегратора 1 соединен с.входом преобразователя, источник опорного напряжения 7, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора 8, выход которого соединен с вторым входом интегратора 1, свободный вход компаратора 4 соединен с источником опорного напряжения 7, цифровой измеритель временных интервалов 9, тактовый вход которого соединен с генератором тактовых импульсов 6, а выход является выходом преобразователя, выход триггера 5 соединен с первым информационным входом цифрового измерителя временных интервалов 9, элемент И 10, интегратор 11, коммутируемые источники тока 12 и 13, компаратор 14, блок формирования временных интервалов 15; блок синхронизации 16, входы компаратора 14 подключены соответственно к выходу интегратора 11 и к источнику опорного напряжения 7, а выход - к информационному входу блока формирования временных интервалов 15, выходы которого соединены с вторым и третьим информационными входами цифрового измерителя временных интервалов 9, вход интегратора 11 соединен с коммутируемыми источниками тока 12 и 13, причем управляющие входы коммутируемых источников тока 12 и 13 соединены соответственно с выходом элемента И 10 и с выходом формирователя временных интервалов 15, прямой вход элемента И 10 соединен с выходом триггера 5, выходкомпаратора 4 соединен с инверсным входом элемента И 10, выходы блока синхронизации 16 соединены соответственно суправляющим входом ключа 2, с 5-входомтриггера 5 и с входом запуска формирователя временных интервалов 15, выход генера 40 да ближайшего тактового импульса (см 45 фиг,2,г). На выходе элемента И 10 выделяется импульс Т 1 ",который образован вычитанием из Т интервала Т (см, фиг.2, х).Справедливы следующие соотношения5Т = - Кот 0 ь (1)Со 0где Кит - коэффициент преобразования напряжения во временной интервал;5 - ток источника тока 3;01 - выходное напряжение интегратора 55 1, запомненное на конденсаторе Сю в момент выборки,Т 1 = Т + Т(2). На счетчик импульсов 18 поступит следующее количество импульсов (см, фиг,2,з);й = М( =фо =Х (Т+Тф)о (3)=1 =1 =1 тора тактовых импульсов 6 соединен с тактовыми входами блока синхронизации 16 и формирователя временных интервалов,Цифровой измеритель временных интервалов 9 содержит, например, счетчики импульсов 17 и 18, Блок формирования временных интервалов 15 состоит, например, из триггеров 19 и 20. Блок синхронизации 16 построен, например, на включенных последовательно счетчике импульсов 21 и дешифраторе 22.Работа устройства осуществляется циклично, Длительность цикла задается периодическими управляющими сигналами, поступающими на управляющий вход ключа 2 (см. фиг,2 б) и вход К триггера 4. В результате на конденсаторе Со 1 блока 3 (см, фиг.2,в) запоминается выходное напряже ние интегратора 1 (см, фиг.2,а),в этот момент начинается временной интервал Т (см.фиг.2,д) и временной интервал Т(см, фиг.2,е). После окончания управляющего импульса ключ 2 размыкается, Интервал Т 25 управляет ключом 2 так, что во время действия Т на вход интегратора 1 подается напряжение +Е, а во время отсутствия - напряжение - Е, Входное напряжение подается на интегратор 1 постоянно. Напряже ние на конденсаторе Са 1 начинаетуменьшаться и после пересечения уровня компарирования Оо 1 завершается временной интервал ТьЗапишем уравнение баланса зарядов 35 на конденсаторе интегратора 1:ОТ + Е - Т ЕТ 1ВхС С ВЕСоткуда, обозначивТх = Т - 2 Т 10 ХТЙеВЕИнтервал Т 1завершается после прихо.Т -Коти(Ом - 01)113Временной интервал Т завершаетсяпосле срабатывания компаратора 14 по 35приходу ближайшего тактового импульса 10.Ток источника тока блока 13, при помощи которого разряжается конденсатор Со 2,на этапе формирования Т11 з = -111 (7) 40После окончания интервала Т в единичное состояние устанавливается триггер20, начинается временной интервал Т (см,фиг.З, г), ток источника тока блока 13, припомощи которого заряжается конденсатор 45на этапе формирования Т+111 М (8)где М - основание системы счисления,обычно выбираемое равным 10 или 16,50- Кот(О - о )м, (9) ия интервала Т в счетя результат (см. фиг.З Т Во время дейстчике 17 формируетж):И=Т 1 окоторый затем вычдействия Т формиЯкоторый затем суммрезультатом с весов(11)ируется с предыдущимым коэффициентом. где 10 - частота тактового генератора б;К - количество циклов, в течение которых производится подсчет импульсов,Интервал Туправляет коммутируемым источником тока 12 так, что он подключается к конденсатору Со 2, на конденсатореСо 2 запоминается ампер-секундная площадь, пропорциональная сумме интерваловТ 1 (см. фиг,З, б), которые были сформированы в ряде циклов - число циклов суммирования определяется разработчиком,управление реализуется программно либосхемотехнически.В результате на конденсаторе Со 2 будетнакоплен заряд 9:9= Х (4)О = -Со 2(5)20где 111 - ток источника тока 12:О - напряжение на конденсатореСо 2 (см. фиг,З, б).После окончания К-го цикла на триггер19 поступает импульс "старт", который инициализирует начало этапа "расшифровки"заряда, накопленного на конденсаторе Со 2:импульс "старт" устанавливает триггер 19 вединичное состояние (см, фиг.З, д), начинается временной интервал Тгде Т- эквивалентный временной интервал, определяющий отличие результата Й от истинного результата из-за ограниченной дискретности результата.Сравнивая выражения (3) и (12) можно сделать вывод, что дискретность результата возросла в М раз.Это означает, что для достижения заданной дискретности выходного кода в предложенном устройстве требуется меньшее время, чем в известном устройстве.Изобретение обеспечило функциональному преобразователю повышение быстродействия - выходной код преобразователя той же разрядности, что и в известном устройстве, формируется в предлагаемом устройстве намного быстрее. Это является существенным достоинством предлагаемого устройства, Так, например, если оно используется в составе автоматизированной системы, то повышение быстродействия функционального преобразователя обеспечивает повышение производительности и эффективности системы в целом. Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый интегратор, ключ, генератор линейно изменяющегося напряжения и первый компаратор, выход которого соединен с К- входом триггера, С-вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, первый вход интегратора соединен с входом преобразователя, источник опорного напряжения, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора, выход которого соединен с вторым входом интегратора, свободный вход первого компаратора соединен с источником опорного напряжения, цифровой измеритель временных интервалов, тактовый вход которого со 1815657единен с генератором тактовых импульсов, а выход является выходом преобразователя, выход триггера соединен с первым информационным входом цифрового измерителя временных интервалов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент И, второй. интегратор, первый и второй коммутируемые источники тока, второй компаратор, блок формирования временных интервалов, блок синхронизации, входы второго компаратора подключены соответственно к выходу второго интегратора и ис.точнику опорного напряжения, а.выход - к информационному входу блока формирования временных интервалов, выходы которого соединены с вторым и третьим информационными входами цифрового измерителя временных интервалов. вход второго интегратора соединен с первым и вторым коммутируемыми источниками тока, причем управляющие входы первого и вто рого коммутируемых источников тока соединены соответственно с выходом элемента И и выходом формирователя временных интервалов, прямой вход элеМента И соединен с выходом триггера, выход первого компа ратора соединен с инверсным входом элемента И, выходы блока синхронизации соединены соответственно с управляющим входом ключа, 3-входом триггера и входом запуска формирователя временных интер валов, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами блока синхронизации и формирователя временных интервалов.1815657 оставитель Н, Сергеевехред М.Моргентал липен тор едактор роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1637 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5