Интегрирующий преобразовательнапряжения b интервал времени

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических республик(22) Заявлено 0504.79 (21) 2747158/18-21с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 28,0281. Бюллетеиь 89 8 РЦМ, К,з Н 03 К 13/20 Госуяарственный комнтет СССР оо яелам нзобретеннй н открытнйДата опубликования описания 2802.81 В. М. Фролов, А. Б, Андреев, М. П. Шадрин; и А, А. Богородицкий(54) ИНТЕГРИРУОЩ 4 Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ Изобретение относится к цифровойзлектроиэмерительной технике и можетбыть использовано в цифровых измерителях напряжения постоянного и переменного тока,Известен интегрирующий преобразователь, содержащий входную клемму,переключаемый источник образцовыхнапряжений, интегратор на основе усилителя постоянного тока с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, нуль-орган, вход которого соединен с выходом интегратора, триггер,один из входов которого подключен квыходу нуль-органа и к управляющему 15входу интегратора, а выход соединенс выходной клеммой, а также два резистора, два ключа н генератор тактовых импульсов, выход которого соединенс другим входом триггера и с управляю-лыщими входами ключей, сигнальные входыкоторых подключены соответственно ковходной клемме и к выходу переключаемого источника образцовых напряжений,а выходы соединены с резисторами,при этом другие выводы резистора подключены к двум входам интегратора(.Ц,Недостатками этого преобразователяявляются низкая точность и малое быстродействие. 30 Цель изобретения - повьпаение точности и быстродействия.Указанная цель достигается тем, что в известный интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий переключаемый источник образцовых напряжений, выход которого соединен со входом первого резистора, выход которого 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 которого соединен со входом нуль- органа, выход которого соединен с интегратором и первым входом триггера, выход которого соединен с выходной клеммой, генератор импульсов, выход которого соединен со вторым входом триггера и управляющим входом ключа, выход которого соединен со вхо- . дом интегратора, а сигнальный входс выходом второго резистора, вход,которого соединен.со входной клеююй, введены дополнительный ключ, второй усилитель постоянного тока и второй конденсатор, повторитель напряжения, вход которого соединен с первой обкладкой второго конденсатора и вхо 809560Преобразователь работает следую щим образом.Пусть на входную клемму 1 устройства подается отрицательное напряжение О, В момент времени 1 но переднему фронту импульса генератора 12 тактовых импульсов замыкаются ключи фф 3 и 4. В результате чего напряжение, сформиронанное на конденсаторе 15 эа время с - с 1 в предыдущем такте, рав- но 0(Т СС Т) падает до нуля вследствие того, что нри замыкании ключа 4 происходит принудительное выравнивание потенциалов точек а и Ь (фиг. 1) по следующей цепи разряда конденсатора 46 15: левая обкладка конденсатора 15, аамкнутый ключ 3, левая обкладка конденсатора 9, праная обкладка конденсатора 9, выходное сопротивление усилителя 8 постоянного тока, выходное 65 дом ключа, а выход повторителя напряжения соединен с иннертирующим входом усилителя постоянного тока и сигнальным входом дополнительного ключа, выход которого соединен с выходом второго усилителя, со второй обкладкой второго конденсатора и с первым входом переключаемого источника образцовых напряжений, при этом управляющий вход второго ключа соединен с выходом генератора тактовых импульсов, и с вторым входом переключаемого источника образцовых напряжений, а неинвертирующий вход второго усилителя постоянного тока соединен с общей шиной.На фиг. 1 изображена функциональ" 15 иая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы (а - измеряемое напряжение на входной клемме; б - напряжение на выходе генератора тактовых импульсов; н - напряже- щ ние на выходе усилителя постоянного тока; г - напряжение на выходе интегратора; д - напряжение на выходе нуль-органа; е - напряжение на выходе триггера; ж - напряжение на выходе переключаемого источника образцового напряжения).Устройство содержит входную клемму 1, переключаемый источник 2 образцовых напряжений, ключ 3 и дополнительный ключ 4, два резистора 5 и б, интегратор 7 на основе усилителя 8 постоянного тока с конденсатором 9. в цепи отрицательной обратной связи, нуль-орган 10, триггер 11, генератор 12 тактовых импульсов, выходную клем- Зэ му 13, повторитель 14 напряжения, второй конденсатор 15 и второй усилитель 16 постоянного тока.где Ю 9 - эквивалентный ток разряда.При этом осуществляется перенос интегрального значения О с конденсатора 15 на конденсатор 9 интегратора 7. Одновременно интегратор 7 осуществляет интегрирование измеряемого напряжения через резистор 5 и замкнутый ключ 3 и образцового напряжения О 0 переключаемого источника 2 образцовых напряжений до моментавременикогда выходное напряжение усилителя 16 постоянного тока оказывается равным нулю. К этому времени на конденсаторе 9 сформируется интегральное значение, определяемое выражени- ем З 0( + - ) Т, ( 3 )59969 где С 9 - емкость конденсатора 9;В - сопротивление резистора б.После окончания разряда конденсатора 15, в течение оставшегося времени до окончания импульса длительностью Т (момент времени 14) интегратор 7 интегрирует лишь сумму напряжений О) и О 0. За это нремя на конденсаторе 9 сформируется значение, определяемое выражением Ох ОоО 2 м = ( В ) (Т 2 Т 1) (4)к 5 С 9 йьС 9В момент времени с задним фронтом тактового импульса с выхода генератора 12 тактовых импульсов размыкаются ключи 3 и 4. В результате на конденсаторе 15 происходит накопление нового заряда, соответстнующего измеряемому напряжению О, а интегратор 7 продолжает интегрирование образцового напряжения Ор, В момент времени с ныходное напряжение интегратора 7 достигает нуля, что приводит к срабатыванию нуль-органа 10, на выходе которого вырабатывается импульс длительностью 6 в . В течение интервала времени д - 1.выходное напряжение интегратора 7 поддерживается равным нулю. 3 а интервал нремениЦ - 1 на конденсаторе 9 будет сформировано интегральное значение, определяемое ныра- жеиием 0ОИ 6 9(5) сопротивление усилителя 16 постоянного тока, праная обкладка конденсатора 15. Для предотвращения разряда конденсатора 15 через замкнутый ключ 4 н цепь между ними введен повторитель 14 напряжения с малым значением входного тока. Процесс разряда конденсатора 15 описывается следующим соотношениемО809560 В момент времени 6 передним Аронтом очередного тактового импульса с генератора 12 тактовых импульсов замыкаются ключи 3 и 4, и цикл работы повторяется. ИнАормативный интервал времени ТХ = т- с выделяется с помощью триггера 11 от момента начала тактового импульса (момент времени) до момента равенства нулю выходного на" пряжения интегратора 7 (момент времени с). Процесс Аормирования интегральных значений на конденсаторе 9 характеризуется равенством нулю их суммы в течение периода преобразования Т, т. е. операцию переключения в цепях измеряемого и образцового напряжений. Этоповышает точность преобразования,так как исключается влияние параэитных параметров ключей. Таким образом,устройство является более точным и 5 обладает большим быстродействием. Формула изобретения цхТ О Интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий переключаемый источник образцовых напряжений, выход которого соеди 3 нен со входом первого резистора, вы(6)ход которого соединен с инвертирующимвходом интегратора на основе усилиПодставив (2), (3), (4) и (5) в теля постоянного тока с конденсато(6) и произведя преобразования выра- ром в цепи отрицательной обратной свяжения, получим Аункцию преобразования зи, неинвертирующий вход которого сонапряжения в интервал времени о единен с общей шиной, выход которогоВсоединен со входом нуль-органа, выходХ(7)которого соединен с интегратором иВ первым входом триггера, выход которого соединен с выходной клеммой, геСмена знака измеряемого напряжения нератор импульсов, выход которого соОХ, например в момент времени 25 единен со вторым входом триггера иприводит к изменению знака и значения управляющим входом ключа, выход котоскорости изменения выходного напря- рого соединен со входом интегратора,жения усилителя 16 постоянного тока. а сигнальный вход - с выходом второгоНачиная с момента времени Ф, это на- резистора, вход которого соединен сопряжение становится меньше нуля. По ЗО входной клеммой, о т л и ч а ю щ и йэтому признаку осуществляется подго- с я тем, что, с целью повышения точтовка переключения полярности обраэцо- ности и быстродействия, в него ввевого напряжения, По переднему фронту дены дополнительный ключ, второй усиочередного тактового импульса с выхо- литель постоянного тока и второй конда генератора 12 тактовых импульсов 35 денсатор, повторитель напряжения,источник 2 переключаемых образцовых вход которого соединен с первой обнапряжений срабатывает и на его выхо- кладкой второго конденсатора и входомде появляется образцовое напряжение ключа, а выход повторителя напряжеОо другого знака. В остальном работа ния соединен с инвертирующим входомпредлагаемого устройства при измеря О усилителя постоянного тока и сигнальемом напряжении О другой полярности ным входом дополнительного ключа, выосуществляется аналогично. ход которого соединен с выходом втоСформулированный инАормативный рого усилителя, со второй обкладкойинтервал Т пропорционален среднему второго конденсатора и с .первым вхоза время Т преобразования значению дом переключаемого источника образизмеряемого напряжения О, при этом 45 цовых напряжений, при этом управляв каждом текущем такте преобразова- ющий вход второго ключа соединен сния интервал времени ТХ пропорциона- выходом генератора тактоВых импуль.лен среднему значению О за првдиду-сов и с вторым входом переключаемощий такт, т. е. быстродействие пред- го источника образцовых напряжения,лагаемого устройства характеризуется 30 а неинвертирующий вход второго усивременем Т одного фиксированного так- лителя постоянного тока соединен ста, вместо двух, характерных для из- общей шиной,вестного устройства, что значительно Источники информации,повышает быстродействие. принятые во внимание при экспертизеНепрерывное интегрирование измеря- И 1. Авторское свидетельство СССРемого напряжения, осуществляемое в 9 132863, кл. Н 03 К 13/20, 1960предлагаемом устройстве, исключает (прототип), 809560809560 8/7 Тираж 999 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и "открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4ак члиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Составитель А. Куэнецовктор С. Шевченко Техред А.Бабинец Корректор НГригор