Преобразователь напряжение-временной интервал

Преобразователь напряжение-временной интервал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцкалнстнческнк

Республик

<щ991 605 (61) Дополнительное к авт. свид-ву{22) Заявлено 200781 {21) 3317923/18-24

Р М К з

Н 03 К 13/20 с присоединениегл заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230133. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 2 0183

j$3) УДК 681. 325 (088.8 ) A.È. Федонин, В.M. Фролов, A.Á. Андреев и Л.Д. Гарин

« .>, /

": г -.

1., S

«

Пензенский филиал Всесоюзного науЧно.= исследовательского технологического института приборостроения (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИŠ— ВРЕМЕННОЙ

ИНТЕРВАЛ

1 2

30

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти приме.нение в различных системах для ввода информации в 3ВМ от аналоговых датчи5 ков.

Преобразователь напряжение — временной интервал, содерх<ащий узлы запуска преобразователя, включающие источник образцового напряжения, масштабирующие усилитель и реле вреглени, компараторы, генераторы образцовых напряжений, формирователи импульсов, шифратор номера датчика, узел согласования, коммутаторы, выходной регистр и счетчик времени (1). 15

Недостатками этого устройства являются большие аппаратурные затраты, низкие быстродействие и точность, обусловленные дрейфом нуля устройства в целогл.

Наиболее блиэкигл по технической сущности к предлагаемому является преобразователь напряжение — временной интервал, содержащий источник образцового тока, четыре ключа, два резистора,пва интегрирующих и два запоглинающих конденсатора, четыре операционных усилителя, узел синхронизации, узел преобразования врегленных интервалов в код, генератор ".àêòîвых импульсов (2 .

Недостатком устройства является низкая точность,.обусловленная неидельностью ключей. кельи изобретения является повышение точности преобразователя.

Укаэанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжение— временной интервал, содержащий первый пассивный элемент, например первый резистор, первый, второй и третий операционные усилители, первый ключ, выход которого соединен с первым интегрирующим элементом, например с одной обкладкой первого конденсатора, первый вход первого ключа соединен с первым входом второго ключа и является первым входом преобразователя, второй ключ, выход которого соединен с запоминающим элементом, например, с одной обкладкой второго конденсатора, а второй вход второго клича соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого через второй интегрирулггий элемент, например третий конденсатор, соединен с своим инвертирующим входом, выход третьего огерационного усилителя соединен с выхо-.

991605 дом второго ключа и является выходом преобразователя, первый вход третьего ключа является вторым входом преобразователя, введены четвертый, пятый и шестой ключи, второй нагрузочный элемент, например второй ре-зистор, и транзистор, коллектор которого соединен с о,;ной обкладкой второго конденсатора, другая обкладка которого является третьим входом преобразовател!I и соединена с неинвертируючим входом второго и с инвертирующи"1 входом третьего операционных усилителей, выход второго операционного усилителя соединен. д неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, эмиттер транзистора через первый резистор подключен к мине нулевого потенциала и соединен с первымк входами первого к четвертого ключей, выход четвертого ключа соединен с другой обкладкой второго конгенсатора и с первым входом пятого ключа, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого ключа, выход пятого клю а,я вляется четвертым входом преобразователя и подключен к некнвертирующему входу первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к выходу первого ключа, и вы:<од первого операционного усилителя — к базе транзистора, первый вход шестого ключа является пятым входом преобразователя, второй вход шестого ключа соединен с первым входом третьего ключа, выход подключен к инвертирующему входу DTGpoI операционного усилителя и <ерез вторсй резистор — к второму входу третьего кзнвча.

На чертез::е изображе. а схема устройства. () .=-е„

В момент времени t задним фронтом тактового импульса размыкаются ключи 8, 4 и 5, в результате чего на конденсаторе 14 происходит накопление нового заряда соответствующегo измеряемому напряжению,а конденсатор

15 начнет разряжаться образцовым током I0<, В момент времени t выход® ное напряжение усилителя 11 достигнет нуля. По этому признаку усилитель 12 через внешние цепи преобразователя замкнет ключ 5.

Последнее приведет к образованию

65 1003-ной отрицательной обратной свяСхема содержит транзистор 1, первый и второи пассивные элементы, например перззый и второй резисторы

2 и 3, ключи 4-9, первый, второй к третий операционные уск;1ителя 10 — 12„ первый, второй интегрирующие и запоминающий элc.".!åíò!:I, например E

Устройство работает следующим образом.

Пусть на вход подано напряжение

Х

В момент времени t4 с приходом импульса на первый вход преобразователя ключи 8, 4, 5 и 9 з амьп< аются, а ключи 7 и 6 размыкаются. В результате интегральное значение (3 - i-(0 " ) (т-(„) () и,рСс> з Ч где < . — приведенное I

U — напряженке на конденсатос6 ре 13; сопротивление резистора 2;

С вЂ” емкость конденсатора 4, сформированная на конденсаторе 14 эа время (Т вЂ” Т ), в предыдущем такте начнет списываться до нуля.

Последнее вызвано тем, что после замыкания ключа 5 один вывод конденсатора 14 имеет потенциал кнвертирующего входа усили IO теля 11, а последний равен потенциалу некнвертирующегo входа, который соединен с другим выводом конденсатора 14.

В результате .<онденсатор 14 начнет разряжаться до нуля эквивалентным током разряда J9! (t ), Процесс разряда описывается следуюшим уравненкем x(t) (, - — — — - . (T T ) ". ° —, g)

20 о. ()дновременно за счет образования свя::E«!epee ключ 5 конденсатор 15

-начнет заряжаться эквивалентным током заряда 3, (t ), током, обусловленным

25 ВХОДНЫМ НалряжЕНИЕМ I y (I! з., ТОКОМ

7.. Oij источника тока, проте.<ающим (через первыи вход ключа 9, током, обусловленным напряжением смещения усилителя 10 e /3 д к током, опреце3Q ляемым напряженке < смеще-ия усилиге- ля 11.

Таким обраэом,в течение времени (t — ()IIa .<онденсаторе 15 сформи з- Х р<. ется китс граззьное значение ((у, ".-. (<) >,-,,- В„

, "з. -; 6-, С s "т 5 j

-т

Е (I- 1 () (4п где Р— в....ходное сопротивление ис1 точника;

С . — е.<кость конденсатора 14.

К моменту времени 1.з эа счет действия через ключ 4 10СЪ-ной отрицательной обратной связи к связи неинвертирующего входа усилителя 10 .срез ключ 8 с конденсатором 15 на последне."1 установится потенциал U,. равГ ный

991605 эи и тем самым к поддержанию выходного .напряжения усилителя 11, равным е, до прихода очередного тактового импульса.

За интервал времени (с -t ) на конденсаторе 15 сформируется интегральное значение

С5 К„() ("и-Те) (Б) . (6) 0 *-е, 4

В момент времени Ф4 приходит очередной тактовый импульс, и цикл работы устройства повторяется.

Информативный интервал времени Тц можйо определить, исходя из следующих соображений.

Процесс формирования интегральных значений на конденсаторе 15 харак теризуется равенством нулю их суииы в течение периода преобразования Т, т.е.

Источники информации, 65 принятые ьа внимание при экспертизе

В течение оставшегося врег,ени г. -t> на конденсаторе 14 сформируется

С учетом (t) — (б ) из соотношения (7 ) можно найти выражение для

Т> (интервала, сформированного преобразователем)

То С

-Т U <+e< е

И= б Т (Я)

Х() 06 )

Кл

Сопротивления замкнутых ключей

4 и 8 входят только в постоянную времени заряда конденсатора 14 напряжением смещения е

К могленту окончания тактового импульса на конденсаторе 13 сформируется напряжение

То

И, =Е, t<-e c,o.Г,,К.) сь где (R u R „ ) — сопротивления н (о мл7 замкнутых ключей

4 и 8 соответст венно; е — основание натурального логарифма.

При выбоРе (Вй.го к К ) Q(1 1 погрешность запоминания конденсатором 15 напряжения смещения е не превысит 0,1Ъ, что меньше чем в известном устройстве и свидетельствует о повышении точности объекта изобретения.

Формула изобретения

Преобразователь напряжение — временной интервал, содержащий первый пассивный элемент, например первый резистор, первый, второй и третий операционные усилители, первый ключ, выход которого соединен с первым интегрирующим элементом, например с одной обкладкой, первого конденсатора, первый вход первого ключа соединен с первым входом второго ключа и является первым входом преобразователя, второй ключ, выход которого гО соединен с запоминающим элементом, например с одной обкладкой, второго конденсатора, а второй вход второго ключа соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого через второй интегрирующий элемент, например третий конденсатор, соединен с своим инвертирующим входом, выход третьего операционного усилителя соединен с выхо ð дом второго ключа и является выходом преобразователя, первый вход третьего ключа является вторым входом преобразователя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены четвертый, пятый и шестой ключи, второй нагрузочный элемент, например второй резистор, и транзистор, коллектор которого соединен с одной обкладкой второго конденсатора, другая обкладка которого является третъигл входом преобразователя и соединена с неинвертирующим входом второго и с инвертирующим входом третьего операционных усилителей, выход второго операциснного усилителя соединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, змиттер транзистора через первый резистор подключен к шине нулевого потенциала и

40 соединен с первыми входами первого и четвертого ключей, выход четвертого ключа соединен с другой обкладггси второго конденсатора и с первым входом пя-ого ключ- в — îðîé вход ко45 торого соединен с вторым входом четвертого ключа, выход пятого ключа является четвертым входогл преобразователя и подключен к неинвертирующему входу первого операционного

5О усилителя, инвертирующий вход которо- го подключен к выходу первого ключа, а выход первого операционного усилителя — к базе транзистора, первый вход шестого ключа является пяg5 тыгг входом преобразователя, второй вход шестого ключа соединен с первъгг входоггл третьего ключа, а выход подключен к инвертирующему входу второго .операционного усилитеО ля и через второй резистор — к второму входу третьего ключа.

991605

Составитель И. Алексеев

Редактор Н. Пушненкова Техред N,Ãåðãåëü Корректор A,Äýÿòêî

Подписное

Заказ 163/76 Тираж 934

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

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2666348, кл. G 06 F 3/04, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 860047, кл. G 06 F 3/04, 1981 (прототип).