Способ время-импульсного аналого-цифрового преобразования напряжения постоянного тока и устройство для его осуществления

(088.8 ) Дата опубликования описания 03,07,80(72) Авторы изобретения Р, М. Гайдучок, М. М, Дорожовец,А. В, Серкиэ и О. И. Чайковский Львовский ордена Ленина политехнический институт(54) СПОСОБ ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОГО АНАЛОГО-БИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАП 1 И 1Изобретение относится к области цифровой електроиэмерительной техники. и может найти применение при построении время-импульсных впалого-цифровых преобразователей (АБП).Известен способ время-импульсного.5 цреобраэоввния напряжения постоянного тока во временной интервал, основанный на .формировании разве ртыв ающегося напряжения с определением интервала времени от начала формирования развертываю щетося напряжения до сравнения его со входным (1.Недостатком известного способа время-импульсного преобразования .являет 15 ся влияние на точность преобразования напряжения помехи нормального вида,Наиболее близким к данному изобретению но своей су 1 цностй является способ время-импульсного впалого-цифрового пре10 обрюоввния, в котором с целью повьппения точности применяют усреднение нескольких результатов измерений, полученных методом обычного время-импульсного преобовзоввния, через полпериода основной гармоники напряжения помехи 121Недостатком данного способа является то, что он не позволяет достичь значительного повышения точности преобразования при ассиметрии напряжения помехи.Белью настоящего изобретения является повышение точности время импульсного внвлого-цифрового преобразования напряжения постоянного тока при действии несимметричного напряжения помехи.Поставленная цепь достигается тем, что формируют образцовое развертывающеесяя напряжение, кввнтуют импульсами стабильной частоты интервал времени от начала формирования до момента равенства б обрюцового и преобразуемого напряжений, затем в каждом цикле преобразования выделяют интервал времени между моментом равенства развертывающегося и входного напряжений и ближайшим моментом перехода напряжения помехи через нулевой уровень, в следующем цикле начало формирования раэвертыв вющегося натряжения75 4При этом знак , принимается положительным, если равенство Ор с(О + О ) наступило раньше, чем бпиХжайший переход помехи через нулевой1уровень, В противном случае знакотрицательный,При втором преобразовании началоразвертки смещается относительно начала1в первом цикле на величину с., в сторону, определяемую знаком 1 . Каки в первом цикле, определяется 1 В2следующем цикле начало развертки сновассмещается на величину т., относительноЯвторого цикла, или на величину+ 1относительно первого запуска. Смещениеначала развертки в-том цикле относи-.тельно первого запуска определяется выражением11,-Е Ь,В каждом 1 -том цикле определяетсяинформативный интервал временикоторый квантуется импульсамн опорнойчастоты и соответствующее число импульсов копируется в принятой слстеме счио,пения,Приведенная ко входу погрешность преобразования Л О обусловленная воздествием помех, в 1 -том цикле определяет-ся из следующего выраженияЛО,=(Ч)( 3- О)2 "где Ч- а5 - крутизна развертки;О - максимальная крутизна помехи;Т-- полупериод помехи,2Коэффициент подавления помехи в-ом 3 7449Сдвигают на выделенный интервал времени.В результате такого итерационного процесса сравнение развертывающегося напряжения с выходом осуществляется в окрестности перехода напряжения помехи5через нулевой уровень,Такой способ может быть осуществленустройством, содержащим генератор линейно-изменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом блокасравнения, выход которого соединен с первым входом блока управления кпючом,выход последнего подсоединен к входу запоминающего регистра и к первому входуключа, второй вход которого подкаоченк генератору образцовой частоты, а выходк счетному входу счетчика импульсов, разрядные выходы которого через запоминающий регистр соединены с входами цифрового отсчетного устройства, дополнительноснабженным блоками выделения напряженияпомехи, выделения интервала времени, сравнения кодов, триггером и реверсивнымсчетчиком импульсов, счетный вход которого соединен с генератором образцовой частоты, а разрядные выходы - с однимивходами блока сравнения кодов, другиевходы которого связаны с разрядными выходами счетчика импульсов, а его выходподключен к управляющему входу генератора линейно-изменяющегося напряженияи к первому входу триггера, выход которого подключен к управляющему входублока сравнения кодов и к входу сбросасчетчика импульсов, второй вход триггера35подключен к второму входу блока управления, ключом и к первому выходу блокавыделения помехи, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения ишиной входного сигнала, а второй выход 40с первым входом блока выделения интервала времени, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а дваего выхода подключены к управляющимвхода версивного чепчика ямноепьсов.На фиг. 1 представлены временныедиаграммы возможных случаев протекМния итерационного процесса; на фиг. 2изображена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг, Э и 4 - эпюры выходных сигналов отдельных блоков,При первом преобразовании в моментперехода напряжения помехи 0(фиг.1)через нулевой уровень начинается формирование развертывающегося напряжения55и определяется интервал времени смежду моментом сравнения О с (О+Оп)где О - измеряемое напряжение, ч бликайшйм переходом помехи через куль. ЬО, =2 С -1) (Ч -1)Как видно из последнеговыражения,процесс сходимости итерационного процеоса является очень быстрым, и его скорость возрастает;с увеличением крутизныразвертки,Через 3-4 цикла погрешность преобразованияобусловленная помехой, практически становится пренебрежимо малой.Устройство содержит блок 1 сравнения,генератор 2 линейно-изменяющегося напряжения, генератор 3 образцовой частоты,блок 4 выделения интервала времени, реверсивный счетчик 5 импульсов, блок 6.сравнения кодов, блок 7 выделения помехи, блок В управления ключом, ключ 9,счетчик 10 импульсов, запоминающийрегистр 11, цифровое отсчетное устройство 12 и триггер 13.На входы блока 1 сравнения 1 подается измеряемое напряжение Д, с напря 7 744ступил импульс с выхода блока выделенияинтервала времени 4.В следующий момент перехода напряжения помехи через ноль с положительнойпроизводной устройство начинает работатькак при первом измерении лишь с той разницей, что запуск развертыванщегося напряжения смещается относительно первогоЯзапуска на величину Ь в сторону, определяемую блоком 4 выделения интервалавремени, т,е. в зависимости от того, чтораньше наступило: момент сравнения Цс 0 + Од или момент перехода напряжения помехи через ноль с отрицательной производной, 15В- том такте смещение начала заПуска развертки относительно первого такта определяется величиной 1 ,У, (+ 1 ),а знак определяется как прежде.В результате такого итерационногопроцесса момент запуска раэвертывакщегося напряжения автоматически выбираетСя ":. аким, что сравнение входного и развертыв ающегося напряжения осущест вляется в окрестности перехода напряжения помехи через нулевой уровень с отрицательной производной,Формул а изобретения301, Способ время-импульсного акапогоцифрового преобразования напряжения пос-. тоянного тока, заключающийся в том, что формируют образцовое рвэвертыв ающееся35 напряжение, квантуют импульсами стабип ной частоты интервал времени от начапа формирования до момента равенства образцового и преобразуемого напряжений, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в каждом цикле преобразования выделяют интервал времени между моментом равенства развертывающегосяя и входного напряхений и ближайшим моментом перехода напряжения помехи через нулевой уровень, в следующем45цикле начало формирования раэвертывающелн:я напряжения сдвигают на выделенный интервал времени,2, Устройство для осуществления способа время-импульсного аналого-цифрового 975 8преобразования напряжения постоянного тска по и. 1, содержащее генератор линейкоизменяющегося напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сржнения, выхщ которого соединен с первымвходом блока управления ключом, выходпоследнего подсоединен к входу запоминающего регистра и к первому входу ключа,второй вход которого подключен к генератору образцовой частоты, а выход - ксчетному входу счетчика импульса, разри- ные выходы которого через запоминающийрегистр соединены с входами цифровогоотсчетного устройства, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности, в него дополнительно введеныблок выделения напряжения помехи, блоквыделения интервала времени, триггер,блок сравнения кодов и реверсивный счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с генератором образцовой частоты,а разрядные выходы - с одними входамиблока сравнения кодов, другие входы которого связаны с разрядными выходамисчетчика импульсов, а его выход подкпочен к управляющему входу генератора линейно-изменяющегося напряжения и к перво у входу триггера, выход которого подсоединен к управляющему входу блокасравнения кодов и к входу сброса счетчика импульсов, второй ход триггера подключен к второму входу блока управленияключом и к первому выходу блока выделения помехи, вход которого соединен с вторым входом блока сравнения и шикои входного сигнала, а второй выход - с первымвходом блока выделения интервала времени,второй вход которого соединен с выходомблока сравнения, а два выхода подключенык управляющим входам реверсивного счетчика импульсов соответственно,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Швецкий Б, И, Ъектронные измерительные приборы с цифровым отсчетом Киев, 1970, с, 18-21,2. Гореликов Н. И. и др, Малогабаритный цифровой вольтметр на микросхемах. "Приборы и системы управления", 1973, М 2, с. 16-17 (прототип), 744975744975 Составитель Н. КозловРедактор Л. Гольдина Техред О. Андрейко Корректор М. Кост Зак Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. нвя, 4 82/15 Тираж 11 НИ ИПИ Государств по делам изобре 3035, Москва, Ж995 Подписноеного комитета СССРний и открытийРаушсквя нвб., д. 4/5