Преобразователь напряжения в интервал времени

Преобразователь напряжения в интервал времени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности преобразователя-достигается введением источника тока, дополнительного интегратора, триггера, двух транзисторных ключей, делителя частоты, элемента И, одновибратора, что позволяет получить дополнительную информацию о приращении напряжения на интеграторе. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО! 1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5i)4 Н 03 1". !/52

g. $! np !t) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ!ТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР

1 (21) 4403785/24-24 (22) 05.04.88 (46) 15.12.89. Бюл. !! - 46 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.Д.Михотин, П.П Першенков, Б.Л.Свистунов и В.A.Þðìàíoâ (53) b81.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 345345, кл. Н 03 M 1/52, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1285599, кл. Н 03 М 1/52, 1985.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании точных и быстродействующих АЦП постоянного и переменного тока и в устройствах первичной обработки информации.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг.2 -временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит первый интегратор, выполненный на преобразователе напряжения в ток и конденсаторе 2, второй и третий интеграторы на конденсаторах 3, 4, три операционных усилителя 5-7, четыре ключа 8-11, два транзисторных ключа 12 и 13, два источника опорного тока 14, 15, генератор 16 тактовых импульсов, делитель

I7 частоты, два триггера 18 и 19, элемент И 20, одновибратор 2! и токоограничивающий элемент, выполненный на диоде 22.

„„SU„„1529456 А1

2 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобрете- . ния — повышение точности преобразователя — достигается введением источника тока, дополнительного интегратора, триггера, двух транзисторных ключей, целителя частоты, элемента И, одновибратора, что позволяет получить дополнительную информацию о приращении напряжения на интеграторе ° 2 ил.

Щ

Преобразователь работает следующим образом.

К моменту начала очередного цикла конденсаторы 2 и 4 разряжены, конден- C сатор 3 заряжен до некоторого напряжения за предыдущий цикл (фиг.3,В), ключи 8, 10, !! разомкнуты, ключ 9 замкнут, триггер 18 находится в "нулевом" состоянии.

Цикл работы начинается в момент с приходом имгульса Т с делителя 17.

Импульс Т с инверсного выхода размыкает ключ 9, а импульс Т с прямого Ql выхода делителя 17 проходит через 1В элемент И 20 и замь|кает ключ 8. В результате происходит заряд конденсатора 2 входным током I,, а конденсатор 3 разряжается током I от источника 14 опорного тока.

За интервал времени Т конденсатор

2 получит заряд, значение которого определяется выражением ,> = 1 !. „. = .,С„ где 1, — напряжение на конденсаторе

1529456

1 — среднее значение входного

S напряжения.

В течение интервала времени То операционный усилитель 5 выполняет роль компаратора, Как только конденсатор 3 разрядится до значения U o„< компаратор сработает и подготовит триггер 18. Как только придет очередной тактовый импульс Й, триггер

18 сработает. Это приведет к размыканию ключа 8 и запуску одновибратора

21. Импульс с одновибратора 21 замыкает ключ 10. В течение интервала времени от момента tz срабатывания компаратора до момента t прихода тактового импульса конденсатор получает паразитное приращение напряже" ния

4 n o

hU тт

С, dt„(t < з)

В течение интервала времени задаваемого одновибратором 21, ключ 25

10 остается замкнутым. В результате замыкается отрицательная обратная связь через транзисторный ключ 13 и происходит перенесение остаточного паразитного заряда с конденсатора 3 на конденсатор 4. В результате конденсатор 3 разрядится до U Од, а кон l денсатор 4 — до напряжения

4U> С

U «Ф

СФ 35

Это выражение справедливо, так как разряд С и заряд С вызываются одним и теи же током.

Таким образом„ к моменту окончания интервала времени преобразователь 4О будет находиться в следующем состоянии: конденсатор 2 заряжен до некоторого напряжения (информативный заряд, который получил конденсатор 2, определяется выражениеи для Q <); конденА5 сатор 3 разряжен, конденсатор 4 заряжен до напряжения 11,ь.

После окончания интервала времени Т ключ 9 замыкается и тем самым о заиыкается петля отрицательной обратной связи операционного усилителя 6.

Конденсатор 2 за счет действия ООС будет разряжаться до нуля (фиг.З,А), а конденсатор 3 будет заряжаться этим

55 же током. Очевидно, что заряд Ц5, получаемый конденсатором 3, будет равен Q. .

Напряжение на конденсаторе 3 определяется выражением

Т, U C тт нз

С

В течение следующего цикла Т, конденсатор 3 разряжается опорным током

I: до исходного состояния. Вреия от разряда определяется выражением

1 б„т, dT С

1 Витт 1

Oi

Этот интервал времени, пропорцио" нальный входному напряжению, подается на первый выход и далее может использоваться для определения старших разрядов при измерении U„.

Одновременно с окончанием Т взводится триггер 19 и замыкается ключ

ll. Происходит разряд конденсатора 4 опорныи током Т до нуля. На выходе триггера 19 формируется второй выходной интервал времени и, d j ba„r =,- - С. о

4Un Сз

4Т

М вь I

ol

ИнтеРвал вРемени 4Т и„ несет инбпи 1 формацию о параэитном приращении напряжения на конденсаторе 3.

Дополнительный выходной интервал

4Т „„1иожет быть использован для уточнения младших разрядов соответствующего АЦП.

Существенным достоинством предлагаемого преобразователя является то, что он позволяет быэ снижения быстродействия дополнительно получить информацию о параэитном приращении напряжения на интегрирующем конденсаторе, а это дает возможность учесть вызванную этим явлением погрешность преобразования (измерения) и использовать эту информацию при работе пре,образователя в составе АЦП для уточ нения младших разрядов выходного ко" да. а

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в интервал, времени, содержащий первый интегратор, вход которого является входной шиной, второй интегратор,выполненный на первом конденсаторе, L первый вход которого соединен с вы9456

5 152 ходом первого ключа, информационный вход которого подключен к выходу первого источника опорного тока, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя, о т л и ч а ю щ и й= с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в.него введены делитель частоты, одновибратор, второй триггер, третий интегратор, выполненный на втором конденсаторе, второй и третий операционные усилители, второй, третий и четвертый ключи, второй источник опорного тока, первый и второй транзисторные ключи, токоограничивающий элемент, выполненный на диоде, и элемент И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, прямой выход которого через одновибратор соединен с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого ,подключен к выходу первого операционного усилителя, а выход — к базе первого транзисторного ключа, эмиттер которого объединен с инвертирую1цим входом первого операционного усилителя и подключен к выходу первого ключа, а коллектор объединен с катодом диода, инвертирующим входом второго операционного усилителя, первым выводом второго конденсатора и подключен к выходу третьего ключа, информационный вход которого. соединен с выходом второго источника опорного тока, а управляющий вход — с выходом

10 !

35 второго триггера, первый вход которого объединен с анодом диода и подключен к выходу второго операционного усилителя, второй вход второго триггера соединен с прямым выходом делителя частоты и объединен с вторым входом элемента И, выход которого подключен к управляющему входу первого ключа и является первой выходной шиной, второй выходной шиной является выход второго триггера, а вход делителя частоты соединен с выходом генератора тактовых импульсов, инверсный выход — с управляющим входом четвертого ключа, информационный вход которого подключен к выходу третьего операционного усилителя, а выход — к базе транзисторного ключа, эмиттер которого объединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя и подключен к первому выходу первого интегратора, второй выход которого соединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя и является шиной первого опорного напряжения, коллектор второго транзисторного ключа соединен с первым выводом первого конденсатора и объединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неннвертирующий вход которого является шиной второго опорного напряжения и подключен к второму выводу первого конденсатора, а неинвертирующий вход второго операционного усилителя объединен с вторым выводом второго конденсатора и является общей шиной.

Редакт!зр,Ь.Маковская

3ак;:!-! 77б:)/36

Тираж 8Я4

Подписное

71;!11!11111 о Улар .. I нов!!ого комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Б-35, Рау аская наб., д. 4/5!! I!

П1!опзвод тле!!но- «здательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, 101! hfdf б

Составитель В.Махнанов

Техред M.Д щык Корректор M.Âàñèëüåâà