Функциональный преобразователь

Функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, функциональным преобразователям и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Цель изобретения - повышение быстродействия функционального преобразователя. Сущность изобретения: преобразователь содержит интеграторы 1, 11, ключ 2, генератор линейно изменяющегося напряжения 3, компараторы 4,14, триггер 5, генератор тактовых импульсов 6, источник опорного напряжения 7, коммутатор 8. цифровой измеритель временных интервалов 9, элемент И 10, коммутируемые источники тока 12 и 13, блок формирования временных интервалов 15, блок синхронизации 16. 4 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС!ИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (я) G 06 G 7/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847799/24 (22) 09.07.90 (46) 15.05.93. Бюл. N 18 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) И.Ю.Сергеев и P.Â.Øåðcòþê (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1019410, кл, G 05 F 1/44, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N. 1109765, кл. G 06 G 7/26, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 567206, кл. Н 03 К 13/20. 1975. (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной техни.... Ж „„1815657 А1 функциональным преобразователям и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Цель изобретения — повышение быстродействия функционального преобразователя. Сущность изобретения: преобразователь содержит интеграторы 1, 11, ключ 2, генератор линейно изменяющегося напряжения 3, компараторы 4, 14, триггер 5. генератор тактовых импульсов 6, источник опорного напряжения 7, коммутатор 8. цифровой измеритель временных интервалов 9, элемент И 10, коммутируемые источники тока

12 и 13, блок формирования временных интервалов 15, блок синхронизации 16, 4 ил.

1815657

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем, Целью изобретения является повышение быстродействия функционального преобразователя за счет уменьшения времени преобразования, На фиг,1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3— временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.4 — пример исполнения цифрового измерителя временных интервалов, Функциональный преобразователь содержит включенные последовательно интегратор 1, ключ 2, генератор линейно изменяющегося напряжения 3 и компаратор 4, выход которого соединен с К-входом триггера 5, С-вход которого соединен с генератором тактовых импульсов 6, первый вход интегратора 1 соединен с. входом преобразователя, источник опорного напряжения 7, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора 8, выход которого соединен с вторым входом интегратора 1, свободный вход компаратора 4 соединен с источником опорного напряжения 7, цифровой измеритель временных интервалов 9, тактовый вход которого соединен с генератором тактовых импульсов 6, а выход является выходом преобразователя, выход триггера 5 соединен с первым информационным входом цифрового измерителя временных интервалов 9, элемент И 10, интегратор 11, коммутируемые источники тока 12 и 13, компаратор 14, блок формирования временных интервалов

15; блок синхронизации 16, входы компаратора 14 подключены соответственно к выходу интегратора 11 и к источнику опорного напряжения 7, а выход — к информационному входу блока формирования временных интервалов 15, выходы которого соединены с вторым и третьим информационными входами цифрового измерителя временных интервалов 9, вход интегратора 11 соединен с коммутируемыми источниками тока 12 и 13, причем управляющие входы коммутируемых источников тока 12 и 13 соединены соответственно с выходом элемента И 10 и с выходом формирователя временных интервалов 15, прямой вход элемента И 10 соединен с выходом триггера 5, выход компаратора 4 соединен с инверсным входом элемента И 10, выходы блока синхронизации 16 соединены соответственно с управляющим входом ключа 2, с S-входом триггера 5 и с входом запуска формирователя временных интервалов 15, выход генера40 да ближайшего тактового импульса (см

4 фиг,2,г). На выходе элемента И 10 выделяется импульс TI *",который образован вычитанием из TI** интервала TI (см, фиг.2, x).

Справедливы следующие соотношения

TI = KUTUI, (1)

C IUI где Кит — коэффициент преобразования напряжения во временной интервал; ! ь — ток источника тока 3;

Ц вЂ” выходное напряжение интегратора

1, запомненное на конденсаторе Со1 в момент выборки.

TI *= TI+ Т1** (2) . На счетчик импульсов 18 поступит следующее количество импульсов (см. фиг,2,з):

k k k

N =„ N(=+I* fo = (Т +Т **)1о (3)

I =1 I =1 I =1 тора тактовых импульсов 6 соединен с тактовыми входами блока синхронизации 16 и формирователя временных интервалов, Цифровой измеритель временных интервалов 9 содержит, например, счетчики импульсов 17 и 18, Блок формирования временных интервалов 15 состоит, например, из триггеров 19 и 20. Блок синхронизации 16 построен, например, на включенных последовательно счетчике импульсов 21 и дешифраторе 22.

Работа устройства осуществляется циклично. Длительность цикла задается периодическими управляющими сигналами, поступающими на управляющий вход ключа

2 (см. фиг,2б) и вход К триггера 4. В результате на конденсаторе Со1 блока 3 (см. фиг.2,8) запоминается выходное напряже20 ние интегратора 1 (см. фиг.2,а),в этот момент начинается временной интервал TI (см. фиг.2,д) и временной интервал TI * (см, фиг.2,е). После окончания управляющего импульса ключ 2 размыкается, Интервал TI

25 управляет ключом 2 так, что во время действия Т на вход интегратора 1 подается напряжение +Е, а во время отсутствия— напряжение — Е. Входное напряжение подается на интегратор 1 постоянно. Напряже30 ние на конденсаторе Со1 начинает уменьшаться и после пересечения уровня компарирования Uo1 завершается временной интервал TI.

Запишем уравнение баланса зарядов

35 на конденсаторе интегратора 1:

0 Т + Š— Т» ЕТ 0

RxC С ВЕС откуда, обозначив

TxI = Т вЂ” 2TI

UxTRE

Х! Ях

Интервал TI * завершается после прихо.

1815657 (12) 10

Т

» где fo — частота тактового генератора 6;

К вЂ” количество циклов, в течение которых производится подсчет импульсов, Интервал Т ** управляет коммутируемым источником тока 12 так, что он подключается к конденсатору Cm, на конденсаторе

С02 запоминается ампер-секундная площадь, пропорциональная сумме интервалов

Ti **(см. фиг.З, б), которые были сформированы в ряде циклов — число циклов суммирования определяется разработчиком, управление реализуется программно либо схемотехнически.

В результате на конденсаторе С02 будет накоплен заряд g:

g = Х!» TII* (4)

i = 1

U** = — g

C0Z (5) где l» — ток источника тока 12:

U** — напряжение на конденсаторе

С02 (см. фиг,З, б).

После окончания К-го цикла на триггер

19 поступает импульс "старт", который инициализирует начало этапа "расшифровки" заряда, накопленного на конденсаторе Cm: импульс "старт" устанавливает триггер 19 в единичное состояние (см, фиг.3, д), начинается временной интервал Т

Т -Кит **(Ь* — u1)

11З

Временной интервал Т завершается после срабатывания компаратора 14 по приходу ближайшего тактового импульса fo.

Ток источника тока блока 13, при помощи которого разряжается конденсатор Cm, на этапе формирования Т

11з = -I» (7)

После окончания интервала Т в еди1 ничное состояние устанавливается триггер

20, начинается временной интервал Т (см, фиг.3, г), ток источника тока блока 13, при помощи которого заряжается конденсатор на этапе формирования Т

» .

Из= +I»/M (8) где M — основание системы счисления, обычно выбираемое равным 10 или 16. — Кот(0 — U»)ì, (9)

Во время действия интервала Т в счет1 чике 17 формируется результат (см. фиг.З. ж):

N =T fo (10) который затем вычитается из N, во время действия Т формируется N (см. фиг.3, з):

N» Т» (11) который затем суммируется с предыдущим результатом с весовым коэффициентом.

Окончательно получаем

N»

Nx=N N + М, k k

NÄ = (Т . + Р Т** f.)—

i =1 i =1

k, » Ti+»fo =1 С0201fo)

11З 11З

+ (С02О1а.М С020 1с М) 1

11З 11з „M

ТФо О foK Qifo Т»««* о

» (13) где Т *** — эквивалентный временной интервал, определяющий отличие результата

N> от истинного результата из-за ограниченной дискретности результата.

Сравнивая выражения (3) и (12) можно сделать вывод, что дискретность результата возросла в М раз.

Это означает, что для достижения заданной дискретности выходного кода в предложенном устройстве требуется меньшее время, чем в известном устройстве.

Изобретение обеспечило функциональному преобразователю повышение быстродействия — выходной код преобразователя той же разрядности, что и в известном устройстве, формируется в предлагаемом устройстве намного быстрее. Это является существенным достоинством предлагаемого устройства. Так, например, если оно используется в составе автоматизированной системы, то повышение быстродействия функционального преобразователя обеспечивает повышение производительности и эффективности системы в целом. ф

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый интегратор, ключ, генератор линейно изменяющегося напряжения и первый компаратор, выход которого соединен с Квходом триггера, С-вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, первый вход интегратора соединен с входом преобразователя, источник опорного напряжения, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора, выход которого соединен с вторым входом интегратора, свободный вход первого компаратора соединен с источником опорного напряжения, цифровой измеритель временных интервалов, тактовый вход которого со1815657,a) Фиг. 2 единен с генератором тактовых импульсов, а выход является выходом преобразователя, выход триггера соединен с первым информационным входом цифрового измерителя временных интервалов, о т л. ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент И, второй. интегратор, первый и второй коммутируемые источники тока, второй компаратор, блок формирования временных интервалов, блок синхронизации, входы второго компаратора подключены соответственно к выходу второго интегратора и ис.точнику опорного напряжения, а.выход — к информационному входу блока формирования временных интервалов, выходы которого соединены с вторым и третьим информационными входами цифрового измерителя временных интервалов. вход второго интегратора соединен с первым и вторым коммутируемыми источниками тока, причем управляющие входы первого и вто5 рого коммутируемых источников тока соединены соответственно с выходом элемента

И и выходом формирователя временных интервалов, прямой вход элеМента И соединен с выходом триггера, выход первого компа10 ратора соединен с инверсным входом элемента И, выходы блока синхронизации соединены соответственно с управляющим входом ключа, S-входом триггера и входом запуска формирователя временных интер15 валов, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами блока синхронизации и формирователя временных интервалов.

1815657

"берла"

Ц,г) (,е) к8,г Ел.

Kbn т, 3и рог. 9

Составитель Н. Сергеев

Техред М.Моргентал Корректор Jl. Пилипенко

Редактор

Заказ 1637 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101