Интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени

Интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ по авт. св. 809560, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены -три элемента ИЛИ, третий, четвертый , пятый и шестой ключи, второй повторитель, напряжения, третий усилитель постоянного тока, третий конденсатор, третий резистор, при этом к входной клемме через соединенные последовательно третий резистор и третий ключ подключен вход второго повторителя напряжения, соединенный через третий конденсатор с выходом третьего усилителя постоянного тока, с которым через четвертый ключ соединены выход повторителя и инвертирующий вход третьего усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый дополнительный выход генератора импульсов подключен к первому дополнительному входу переключаемого источника образцовых напряжений, второй дополнительный вход которого соединен с выходом третьего усилителя постоянного тока, второй дополнительный выход генератора импульсов через инверсные входы первого и второго элементов ИЛИ подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей соответственно и к управляющим входам .третьего и шестого ключей непосредс 5 ственно, причем шестой ключ включен между вторым резистором и входом (Л первого повторителя, третий элемент ИЛИ включен между первым йыходом с: генератора импульсов и вторым входом триггера, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к первому дополнительному выходу генератора импульсов, прямому входу второго элемента ИЛИ и к управляющему входу пятого ключа, сигнальный вход кото4 рого подключен к входу второго повторителя , а выход - к выходу первого о: ключа, прямой вход первого элеменсо со та ИЛИ соединен с первым выходом генератора импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1046930 А

3(5П Н 03 К 13 20

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф \

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (81) 809560 (21) 3376095/18-21 (22) 04.01.82 (46) 07.10.83. Бюл. 9 37 (72) A. Б. Андреев, Н. Г.. Жегалин, О. П. Новиков и А. И. Федонин (71) пензенский филиал Всесоюзного научно-исследовательского технологического института приборостроения (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 809560, кл. Н 03 К 13/20, 05.04.73 (прототип). (54)(57) ИНТЕГРИРУЮЩИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ по авт. св. 9 809560, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены.три элемента ИЛИ, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, второй повторителт напряжения, третий усилитель постоянного тока, третий конденсатор, третий резистор, при этом к входной клемме через соединенные последовательно третий резистор и третий ключ подключен вход второго повторителя напряжения, соединенный через третий конденсатор с выходом третьего усилителя постоянного тока, с которым через четвертый ключ соединены выход повторителя и инвертирующий вход третьего усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый дополнительный выход генератора импульсов подключен к первому дополнительному входу переключаемого источника образцовых напряжений, второй дополнительный вход которого соединен с выходом третьего усилителя постоянного тока, второй дополнительный выход генератора импульсов через инверсные входы первого и второго элементов

ИЛИ подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей соответ- ственно и к управляющим входам третьего и шестого ключей непосредственно, причем шестой ключ включен между вторым резистором и входом первого повторителя, третий элемент

ИЛИ включен между первым выходом генератора импульсов и вторым входом триггера, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к первому дополнительному выходу генератора импульсов, прямому входу второго элемента ЙЛи и к управляющему входу пятого ключа, сигнальный вход которого подключен к входу второго повторителя, а выход - к выходу первого ключа, прямой вход первого элемента ИЛЙ соединен с первым выходом генератора импульсов.

1046930

Недостатком устройства является низкое быстродействие, определяемое периодом преобразования, равным периоду сетевой помехи.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени введены три элемента ИЛИ, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, второй повторитель напряжения, третий усилитель постоянного тока, третий конденсатор, третий резистор,. при этом к входной клемме через со- 60 единенные последовательно третий резистор и третий ключ подключен вход второго повторителя напряжения, соединенный через третий конденсатор с выходом третьего усилителя . 65

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть .использовано при построении цифровых измерителей физических величин, содержащих периодическую помеху в виде аддитивной составляющей. 5 По основному авт. св. Р 809560 известен интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени содержит переключаемый источник образцовых напряжений, выход которого через первый резистор 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 интегратора соединен с входом нуль-органа, соединенного выходом с управляющим входом интегратора и первым входом триггера, выход которого соединен с выходной клеммой, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом триггера и. Управляющим входом первого ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом интегратора, а сигналь- 5 ный вход через второй резистор подключен к входной клемме устройства, формирователь импульсов, включенный между сетевой клеммой и управляющим .входом генератора импульсов, повто- ЗО ритель напряжения, вход которого соединен с сигнальным входом первого ключа и через второй конденсатор с выходом второго усилителя постоян с ного тока, соединенного через второй 35 ключ с выходом повторителя. напряжения и инвертирующим входом второго усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого подключен к ббщей шине, выход генератора импуль- 40 сов также. соединен с управляющим вхо> дом второго ключа и с первым входом переключаемого источника образцовых напряжений, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя постоянного тока (1 . постоянного тока, с которым через четвертый ключ соединены выход повторителя и инвертирующий вход третьего усилителя -постоянного тока, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый дополнительный выход генератора юепульсов подключен к первому дополнительному входу переключаемого источника образцовых напряжений, второй дополнительный вход которого соединен с выходом третьего усилителя постоянного тока, второй дополнительный выход генератора импульсов через инверсные входы первого и второго элементов ИЛИ подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей соответственно и к управляющим вхо дам третьего и шестого ключей непосредственно, причем шестой ключ вклю чен между вторым резистором и входом первого повторителя, третий эле-. мент ИЛИ включен между йервым выходом генератора импульсов и вторым входом триггера, второй вход третьего. элемента ИЛЙ подключен к первому дополнительному выходу генератора импульсов, прямому входу второго элемента ИЛИ и к управляющему входу пятого ключа, сигнальный вход которого подключен к входу второго повторителя, а выход — к выходу первого ключа, прямой вход первого элемента

ИЛИ соединен с первым выходом генератора импульсов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства на фиг. 2— временные диаграммы,.поясняющие работу устройства.

Устройство содержит переключаемый источник 1 образцовых напряжений, первый резистор 2, интегратор

3 на основе усилителя постоянного тока 4 с конденсатором 5 в цепи отрицательной обратной связи, нульорган 6, триггер 7, выход которого соединен с выходной клеммой 8, генератор 9 импульсов, управляемый интегратор 10, на основе первого ключа 11, первого повторителя напряжения 12, второго ключа 13, второго усилителя. 14 постоянного тока и второго конденсатора 15, выходную клемму 16, c,êoòoðîé через второй резистор 17 и шестой ключ 18 соединен вход первого повторителя напряжения, второй управляемый интегратор 19, на основе пятого 20 и четвертого 21 ключа, второго повторителя 22 напряжения, третьего усилителя 23 постоянного тока .и третьего конденсатора 24, вход второго повторителя напряжения также соединен с входной клеммой через третий резистор 25 и третий ключ 26, первый 27 и второй

28 элементы ИЛЙ, соединенные выходами с управляющими входами второго и четвертого ключей соответственно, 1046930 третий элемент ИЛИ 29, генератор импульсов синхронизируется через сетевую клемму 30 импульсами, формируемыми от переменного напряжения промьпаленной сети формирователем .31 импульсов, и имеет первый выход 32, первый дополнительный выход 33, второй дополнительный выход 34.

На фиг. 2 обозначено: А - форма сигнала на сетевой клемме 30, Б-форма сигнала на выходе формирователя 31 импульсов; В, Г и Д вЂ” форйа сигналов на выходах 34, 33 и 32 со-. ответственно генератора 9 импульсов; Š— форма напряжения Пк на входной клемме 16, искаженного сетевой помехой v>(t); Ж и 3 — форма сигна- лов на первом выходе усилителей постоянного тока управляемых интеграторов 19 и 10 соответственно; И— форма сигнала на выходе интегратоgapa 3; К - напряжение на выходе переключаемого источника 1 образцовых напряжений; Л вЂ” импульсная последовательность на выходе нуль-органа 6, M — сигнал на выходе триггера 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Пусть на входную клемму 16 подается положительное напряжение в сумме с сетевой помехой. С началом очередного периода помехи в момент времени „ по переднему фронту импульса выхода 34 генератора 9 импульсов замыкаются до этого разомкнутые ключи 18 и 26 и размыкаются через элементы 27 и 28 ИЛИ до этого замкнутые кличи 13 .и 21, В результате напряжение на выходе усилителя постоянного тока управляемого интегратора 19 начнет линейно изменяться от нуля, а напряжение на выходе усили теля постоянного тока управляемого интегратора 10 также будет линейно изменяться, но от.некоторого значения напряжения, обусловленного зарядом на конденсаторе 15, накопленном в предыдущем полупериоде помехи в течение интервала времени Т = const о

В момент времени t2 с выхода 32 генератора 9 импульсов приходит импульс, по переднему фронту которого замыкаются ключи 11 и 13. В результате этого напряжение, сформированное на конденсаторе 15 в течение То в предыдущем полупериоде и в течение времени t — t„ в текущем полупериоде помехй: падают до нуля. Последнее обусловлейо тем, что прИ замыкании клича 13 происходит принудительное выравнивание потенциалов на выходе усилителя 14 постоянного тока и входе повторителя 12 напряжения, что приводит к разряду до нуля конденсатора 15 и одновремен- . ному заряду конденсатора 5. Для предотвращения разряда конденсатора 16 через замкнутый ключ 13 в цепь межВ ду ними введен повторитегГь 12 напря-. жения с малым значением входного тока, который также должен иметь защиту по выходу при замыкании дополнительного ключа.

5 При этом осуществляется перенос интегрального значения с конденсатора 15 на конденсатор 5 интеграто ра 3. Одновременно интегратор 3 осу ществляет интегрирование сигнала

30 О + U (t) через резистор 17 и эамкйутые кличи 18 и 11, а также образцового напряжения — переключаемого источника 1 образцовйх напряжений до момента времени t > (фи г. 2), когда напряжение на выходе усилителя постоянного тока управляемого интегратора 10 оказывается равным нулю.

После окончания разряда конденсатора 15, в течение оставшегося времени до окончания тактового импульса длительностью Т (момент времени

t+) интегратор 3 ийтегрирует лишь сумму напряжений U „ + Uz(t) — Uo .

В момент времени t+ задним фронтом тактового импульса То размыкаются ключи 11 и 18, а ключ 13 продолжает оставаться замкнутым. В резуль тате напряжение на выходе усилителя

14 постоянного тока .поддерживается равным нулю. Интегратор 3 продолжает

ЗО интегрировать образцовое напряжение . — Uo. В момент времени.t5 выходное напряжение интегратора 3 достигает нуля, что приводит к срабатывания нуль-органа 6, на выходе которого вы35 рабатывается импульс длительностью в течение которого выходное напряжение интегратора 3 поддержйвается равным нулю.

Информативный интервал времени

40 Т X = t — t> выделяется триггером 7 от момента t начала тактового им2 пульса на выходе 32 генератора 9 импульсов до момента t равенства нулю выходного напряжения интегратора 3 ° . В момент времени t6 передним, фронтом тактового импульса с выхода

34 генератора 9 импульсов размыкается ключ 13 и замыкается ключ 18.

В результате напряжение на выходе, усилителя 14 постоянного тока начинает линейно изменяться от нуля. За время 1 — 1 на конденсаторе 15 сфор9, мируется новое интегральное значение. В момент времени t задним фронтом тактового импульса i размйкаето ся ключ 18, а ключ 13 замыкается.

В результате на конденсаторе 15 cc?.храняется накопленный в течение Та заряд, а напряжение на выходе усилителя 14 постоянного тока поддержива46 ется равным нулю. Последней обеспечивается за счет замкнутого ключа 13 и необходимо для подцержания усилителя 14 в активном режиме.

Работа управляемого интегратора

g$ 19 происходит аналогично описанному

1046930 выше, с той лишь разницей, что все процессы в нем протекают со сдвигом на половину периода помехи UI (t) по отношению к работе первого управляемого интегратора.

Смена полярности напряжения U, 5 например, в момент времени, приводит к изменению знака скорости изменения напряжения на выходе усилителя 14 постоянного тока (или 23 в зависимости от момента смены поляр-)p ности), Начиная с момента времени это напряжение становится больше нуля. По этому цризнаку осуществляется подготовка переключения полярности образцового напряжения. По переднему фронту ближайшего тактового импульса с выхода 32 или 33 генератора 9 импульсов переключаемый источник 1 образцовых напряжений срабатывает, и íà его выходе появляется образцовое напряжение другого знака (в данном случае +Up) B остальном работа предлагаемого устройства при другой полярности напряжения U „ осуществляется аналогично описанному выше.

Время преобразования в устройстве прототипе при исключении влияния сетевой помехи, составляет один период

Т помехи. В предлагаемом устройстве информативный интервал времени также не зависит от влияния помехи, но информация о преобразуемом сигнале получается каждые полпериода сетевой помехи. Время интегрирования входного сигнала U является величиной строго постоянной и не зависит от изменения периода помехи, тогда как в прототипе период помехи входит в функцию преобразования.

Дик. Г

Составитель И. Дягель

Редактор Е. Лушникова Техред И.Метелева Корректор О. Билак

Заказ 7752/56 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4