Преобразователь напряжения во временной интервал

(54)4 Н(1 .Кщр " 48 Й"ь ПО АН РЕТ ЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМ,Ф(54) (57 НИЯ ВО щий ген ния по РСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ) 1 . ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯ)1%ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, содержаератор пилообразного напряжедключенный к одним входам первого и второго компараторов, выходы которых подключены к элементу ИЛИ, другой вход первого коипаратора является входои преобразователя, триггер, выход которого подключен к индикатору знака, источник тока, выход которого подключен к входу генератора пилообразного на пряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены последовательно соединенные элемент И и формирователь импульсов, выход которого подключен к управляющему входу источника тока, входы элемента И соединены с выходами первого и второго компараторов, выходы первого и второго коипараторов подключены соответственно к информационному и синхронизирующему входам триггера, а другой вход второго компаратора подключен к общей шине.2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь импульсов содержит источник постоянного тока, выход которого подключен к одному входу ключа и через разделительный элемент к входу компаратора и одному выводу токоограничивающего элемента, выход компаратора подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого является входом блока, выход элемента ИЛИ подключен к другому входу ключа, другому выводу токоограничивающего элемента и является выходом блока.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для связи аналоговых источников информации с цифровым вычислительным устройством.Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя напряжения во временной интервал,На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 схема формирователя импульсов; на фиг. 3 и 4 - эпюры напряжения при положительном и отрицательном входных напряжениях соответственно.11 реобразователь напряжения во временной интервал (фиг.1) содержит генератор 1 пилообразного напряжения, подключенный к одним входам первого 2 и второго 3 компараторов, выходы которых подключены к элементу ИЛИ 4 и элементу И 5, выход которого через формирователь 6 импульсов подключен к управляющему входу источника 7 тока, выход источника 7 подключен к входу генератора 1, выход компаратора 3 подключен к информационному входу 3 -триггера 8, выход компаратора 2 подключен к синхронизирующему входу Б-триггера 8, выход которого подключен к индикатору 9 знака, другой вход компаратора 2 является входом преобразователя, другой вход компаратора 3 соединен с общей шиной, а выход элемента 4 является выходом преобразователя.Формирователь 6 импульсов содержит источник 10 постоянного тока, выход которого подключен к одному входу ключа 11 и через разделительный элемент (конденсатор) 12 - к входу компаратора 13 и одному выводу токоограничивающего элемента (резистора) 14, выход компаратора 13 подключен к одному входу элемента ИЛИ 15, выход элемента 15 подключен к другому выходу ключа 11, другому выводу токоограничивающего элемента 14 и является выходом блока 6.На эпюрах напряжений (фиг,3,4) введены следующие обозначения: Ц выход генератора 1; 0,0 - выходы компараторов 3 и 2, О - выходноенапряжение преобразователя, 11 - выход элемента И 5; 0 - выход формирователя 6 импульсов,11 реобразователь работает следуюшим образом.11 ри входном напряжении положительной полярности (фиг.3) в моментвремени 1, начался процесс уменьшения напряжения отрицательнойполярности с выхода генератора 1пилообразного напряжения, Это напряжение прикладывается к неинвер тирующим входам компараторов 2 и 3,поэтому на их выходах возникаетнапряжение, соответствующее логическому нулю, которое подается налогические элементы 4 и 5 и на их 15 выходах напряжение равно нулю. Триггер 8 установлен в состояние, определяемое предшествующими сигналами.В момент времени 1 уровень напряжения на выходе генератора 1 превысит уровень напряжения на инвертирующем входе компаратора 3, равного нулк, компаратор 3 сработает ина его выходе будет сформировано напряжение положительной полярности, 25 соответствующее логической единице.Зто напряжение прикладывается к входу логического элемента ИЛИ 4, вследствие чего на его выходе формируетсяпередний фронт выходного положительного напряжения О.Положительное напряжение с выходакомпаратора 3 поступает на информационный вход 3 -триггера 8, однакосрабатывание триггера 8 не произойдет, информация на его выходе сохранится по предшествующим сигналам,которые были поданы до момента времениВ момент времени з напряжениес выхода генератора 1 пилообразногонапряжения превысит входное напряжение, поступающее на инвертирующийвход компаратора 2, компаратор 2сработает и на его выходе 0 будетсформирован передний фронт положительного напряженияСформированное напряжение навыходе компаратора 2 подается на синхронизирующий С-вход триггера 8. По 50 переднему фронту этого импульсатриггер 8 устанавливается в соответствии с входным сигналом на входеО, т,е, на его выходе будет напряжение положительной полярности, ко торое подается на индикатор 9 знака.Одновременно с этим будет сформирован передний фронт импульса навыходе элемента И 5, так как на его15 20 25 30 35 40 45 50 55 входах присутствуют сигналы, соответствующие логической единице.Импульс с выхода логического элемента И 5 подается на вход формирователя 6, назначением которого является формирование выходного импульса, передний фронт которого строгопо времени совпадает с переднимфронтом импульса с выхода элемента И 5, а длительность выходного импульса пропорциональна периоду между предшествующим импульсом и импульсом, сформированным в моментвремениИмпульс с выхода формирователя 6подается на управляющий вход источника 7 тока, вследствие чего на еговыходе формируется ток разряда накопительных элементов генератора 1в течение времени действия напряжения с выхода формирователя 6.Чем больше величина входного напряжения, тем большее максимальноенапряжение на выходе генератора 1,тем больше накопительный заряд элементов генератора 1 пилообразногонапряжения, тем большее время требуется для разряда этих накопительныхэлементов, тем реже формируются импульсы на выходе элемента И 5, темшире импульс на выходе формирователя 6.Начиная с момента 1 включенияисточника 7 тока, напряжение на выходе генератора 1 уменьшается. В момент времени, когда напряжение генератора 1 станет меньше входногонапряжения (1, компаратор 3 возвра)тится в исходное состояние и напряжение на входе элемента 4 ИЛИ становится равным нулю, что приводитк прекращению формирования выходного (14, импульса. Однако состояниевыходного сигнала на выходе формирователя 6 не изменяется.Формирователь 6 будет поддерживаться в единичном состоянии до момента времени , определяемого егопараметрами. Для надежного разряданакопительных элементов генератора 1длительность импульса с выхода формирователя 6 устанавливается несколько большей или равной необходимомувремени разряда накопительных элементов (максимальной амплитуды входного напряжения преобразователя О,),Начиная с момента времени 15 навходе источника 7 тока, напряжение станоьится равным нулю и ток разряда с выхода источника 7 тока прекращается, вновь начинается заряд накопительных элементов генератора 1 и уменьшение отрицательного потенциала на выходе генератора 1, т.е. цикл работы повторяется,Задний фронт выходного импульса 1 преобразователя формируется в момент времени Г , когда напряжение с выхода генератора 1 станет меньше величины нулевого потенциала, поданного на инвертирующий вход компаратора 3, и он возвращается в исходное состояние, при этом на выходе и входе элемента ИЛИ 4 напряжение становится равным нулю и формируется задний фронт выходного импульса.,;-штельность выходного импульса составляет сумму времени нарастания и убывания напряжения на выходе генераторамежду порогами срабатывания компараторов 2 и 3.В общем случае время нарастания и спада пилообразного напряжения на выходе генератора 1 может быть различным (как в большую, так и в меньшую стороны), однако для обеспечения оптимального использования накопительных элементов генератора рекомендуется эти времена делать одинаковыми.На фиг,4 показан цикл работы,когда входное напряжение имеет отрицательную полярность. В этом случае первым сработает компаратор 2,а вторым - компаратор 3, при этомдальнейшая работа - аналогичная,за исключением того, что теперь насинхронизирующий вход триггера 8 будет поступать импульс тогда, когдана его информационном входе напряжение равно нулю. Индикатор 9 знакабудет показывать О, соответствующий отрицательному значению входного напряжения,Из эпюр напряжений (фиг.4) видно,что цикл работы преобразователя и,соответственно, частота формирования импульсов на входе формирователя 6 уменьшена. Следовательно, циклработы преобразователя зависит отвеличины входного напряжения.Формирователь (фиг,2) работаетследующим образом.В течение времени между импульсами (1 происходит заряд конденсатора 12 от источника 10 тока положительной полярности, 1211869Ток заряда конденсатора 12 созда. ет на инвертирующем входе компаратора 13 положительный потенциал, вследствие чего на его выходе формируется напряжение отрицательной полярности. При этом ключ 11 закрыт.Величина напряжения, до которого заряжается конденсатор 12, прямо пропорциональна времени между передним фронтом выходного импульса 1 и времени , формирования заднего фронта, предшествующего выходного импульса.При наличии входного импульса формирователя 6 на выходе эпемента 15 ИЛИ формируется импульс напряжения положительной полярности, который поступает на выход формирователя 6, одновременно поцается на управляющий вход ключа 11, который открывается, замыкая соединенную с ним обкладку конденсатора 12 на шину нулевого потенциала. В связи с тем, что заряд конденсатора 12 мгновенно измениться не может, то на его обкладке, подключенной к компаратору 13, формируется относительно шины нулевого потенциала отрицательное напряжение, В результате на выходе формирователя 6 формируется напряжениеположительной полярности.Управляя величиной сопротивлениярезистора 14, изменяют длительностьвыходного импульса формирователя6, которая может так же управляться 1 О путем изменения силы тока с источника 10.Положительный потенциал на выходе компаратора 13 будет до тех пор1пока существует ток разряда конден сатора 12.При уменьшении тока разряда конденсатора 12 до величины, меньшейчувствительности компаратора 13,ключ 11 размыкается, конденсатор 12 20 вновь начнет заряжаться, напряжениена выходе компаратора 13 становитсяотрицательным и все описанные процессы повторяются. Длительность выходных импульсов формирователя 6 про порциональна периоду следования еговыходных сигналов.В преобразователе применен ациклический режим работы генератора пилообразного напряжения, что повьппа- ЗО ет быстродействие преобразователя.1211869 Состави:тель А. СмирновТехред З.Палий - Корректор С, Шекма Редактор П. Аврамен Заказ 650/6 Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул. Проектн Тираж 818 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РауПодписное омитета СССР открытий кая наб., д. 4/5