RU1815657C - Функциональный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике, функциональным преобразовател м и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Цель изобретени  - повышение быстродействи  функционального преобразовател . Сущность изобретени : преобразователь содержит интеграторы 1, 11, ключ 2, генератор линейно измен ющегос  напр жени  3, компараторы 4,14, триггер 5, генератор тактовых импульсов 6, источник опорного напр жени  7, коммутатор 8. цифровой измеритель временных интервалов 9, элемент И 10, коммутируемые источники тока 12 и 13, блок формировани  временных интервалов 15, блок синхронизации 16. 4 ил. fe

Description

ffjf

о-

I

I

/Гх

00

ел о ел

-N|

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразовател м, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем,

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  функционального преобразовател  за счет уменьшени  времени преобразовани .

На фиг.1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, по сн ющие его работу; на фиг.4 - пример исполнени  цифрового измерител  временных интервалов.

Функциональный преобразователь содержит включенные последовательно интегратор 1, ключ 2, генератор линейно измен ющегос  напр жени  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 преобразовател , источник опорного напр жени  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 напр жени  7, цифровой измеритель временных интервалов 9, тактовый вход которого соединен с генератором тактовых импульсов б, а выход  вл етс  выходом преобразовател , выход триггера 5 соединен с первым информационным входом цифрового измерител  временных интервалов 9, элемент И 10, интегратор 11, коммутируемые источники тока 12 и 13, компаратор 14, блок формировани  временных интервалов 15; блок синхронизации 16, входы компаратора 14 подключены соответственно к выходу интегратора 11 и к источнику опорного напр жени  7, а выход - к информационному входу блока формировани  временных интервалов 15, выходы которого соединены с вторым и третьим информационными входами цифрового измерител  временных интервалов 9, вход интегратора 11 соединен с коммутируемыми источниками тока 12 и 13, причем управл ющие входы коммутируемых источников тока 12 и 13 соединены соответственно с выходом элемента И 10 и с выходом формировател  временных интервалов 15, пр мой 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 управл ющим входом ключа 2, с S-входом триггера 5 и с входом запуска формировател  временных интервалов 15, выход генератора тактовых импульсов 6 соединен с тактовыми входами блока синхронизации 16 и формировател  временных интервалов. Цифровой измеритель временных интервалов 9 содержит, например, счетчики импульсов 17 и 18. Блок формировани  временных интервалов 15 состоит, например, из триг- геров 19 и 20. Блок синхронизации 16 построен , например, на включенных последовательно счетчике импульсов 21 и дешифраторе 22.

Работа устройства осуществл етс  циклично . Длительность цикла задаетс  периое дическими управл ющими сигналами, поступающими на управл ющий вход ключа 2 (см. фиг.2б) и вход К триггера 4. В результате на конденсаторе Coi блока 3 (см. фиг.2,в) запоминаетс  выходное напр жеQ ние интегратора 1 (см. фиг.2,а) ,в этот момент начинаетс  временной интервал Т| (см. фиг.2,д) и временной интервал Tt (см. фиг.2,е). После окончани  управл ющего импульса ключ 2 размыкаетс . Интервал П

5 управл ет ключом 2 так, что во врем  действи  Ti на вход интегратора 1 подаетс  напр жение +Е, а во врем  отсутстви  - напр жение -Е. Входное напр жение подаетс  на интегратор 1 посто нно. Напр же0 ние на конденсаторе Coi начинает уменьшатьс  и после пересечени  уровн  компарировани  Uoi завершаетс  временной интервал Ti.

Запишем уравнение баланса зар дов

5 на конденсаторе интегратора 1: ЦТ ЕСТ-ТО ETi RxC REC откуда, обозначив

.TXi T-2Ti

0UxTRE

ТхГ

RxE

Интервал Ti завершаетс  после прихо да ближайшего тактового импульса (см. фиг,2,г). На выходе элемента И 10 выдел етс  импульс П который образован вычитанием из Т) интервала TI (см, фиг.2, х). Справедливы следующие соотношени 

T, ,. (1)

где Кит - коэффициент преобразовани  напр жени  во временной интервал;

Is - ток источника тока 3;

Ui - выходное напр жение интегратора 1, запомненное на конденсаторе Coi в момент выборки.

+ Tj (2)

На счетчик импульсов 18 поступит следующее количество импульсов (см. фиг.2,з):

кк к

N, 2}r,. (T,+Ti)fo (з) i-i

где fo - частота тактового генератора б;

К - количество циклов, в течение которых производитс  подсчет импульсов.

Интервал Т управл ет коммутируемым источником тока 12 так, что он подключаетс  к конденсатору Coz, на конденсаторе Со2 запоминаетс  ампер-секундна  площадь , пропорциональна  сумме интервалов Ti (см. фиг.З, б), которые были сформированы в р де циклов - число циклов суммировани  определ етс  разработчиком, управление реализуетс  программно либо схемотехнически.

В результате на конденсаторе Соа будет накоплен зар д д:

g-2 irT

1 1

и

д

С02

(4) (5)

N 1 Т1 f0

(Ю)

где 1ц - ток источника тока 12:

U - напр жение на конденсаторе Со2 (см. фиг.З, б).

После окончани  К-го цикла на триггер 19 поступает импульс старт, который инициализирует начало этапа расшифровки зар да, накопленного на конденсаторе Со2: импульс старт устанавливает триггер 19 в единичное состо ние (см. фиг.З, д), начинаетс  временной интервал Т

т1 с°2() кит о -и1)

Временной интервал Т1 завершаетс  после срабатывани  компаратора 14 по приходу ближайшего тактового импульса f0.

Ток источника тока блока 13, при помощи которого разр жаетс  конденсатор Со2, на этапе формировани  Т1

Из -In(7)

После окончани  интервала Т в единичное состо ние устанавливаетс  триггер 20, начинаетс  временной интервал Т (см. фиг.З, г), ток источника тока блока 13, при помощи которого зар жаетс  конденсатор на этапе формирова и  Т :

113- +I11/M(8) где М - основание системы счислени , обычно выбираемое равным 10 или 16.

(-uUu11)()M(9)

Во врем  действи  интервала Т 1 в счетчике 17 формируетс  результат (см. фиг.З. ж):

который затем вычитаетс  из N, во врем 

-11

и

действи  Т формируетс  N (см. фиг.З, з):

N11 T11f0

(11)

который затем суммируетс  с предыдущим результатом с весовым коэффициентом.

Окончательно получаем

Nx-N-N1 +.

kk Nx ( DT|fo + f0)

( 1

I 1

2inTi f0

Tis

10 f ±J - CozUV +

V111 I13 -

.rCozUifoM Co2l 11foM. J 113113 k ;M

2 T|f0 - U11f0K ЈTjfo - .

i 1i 1

(13)

где Т - эквивалентный временной интервал , определ ющий отличие результата NX от истинного результата из-за ограниченной дискретности результата.

Сравнива  выражени  (3) и (12) можно сделать вывод, что дискретность результата

возросла в М раз.

Это означает, что дл  достижени  заданной дискретности выходного кода в предложенном устройстве требуетс  меньшее врем , чем в известном устройстве.

Изобретение обеспечило функциональному преобразователю повышение быстродействи  - выходной код преобразовател  той же разр дности, что и в известном устройстве , формируетс  в предлагаемом устройстве намного быстрее. Это  вл етс  существенным достоинством предлагаемого устройства. Так, например, если оно используетс  в составе автоматизированной системы, то повышение быстродействи 

функционального преобразовател  обеспечивает повышение производительности и эффективности системы в целом.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый интегратор, ключ, генератор линейно измен ющегос  напр жени  и первый

   компаратор, выход которого соединен с К- входом триггера, С-вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, первый вход интегратора соединен с входом преобразовател , источник опорного напр жени , выходы которого соединены с информационными входами коммутатора, выход которого соединен с вторым входом интегратора, свободный вход первого компаратора соединен с источником опорного напр жени , цифровой измеритель временных интервалов, тактовый вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, з выход  вл етс  выходом преобразовател , выход триггера соединен с первым информационным входом цифрового измерител  временных интервалов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены элемент И, второй интегратор, первый и второй коммутируемые источники тока, второй компаратор , блок формировани  временных интервалов, блок синхронизации, входы второго компаратора подключены соответственно к выходу второго интегратора и источнику опорного напр жени , а выход - к информационному входу блока формировани  временных интервалов, выходы которого соединены с вторым и третьим информационными входами цифрового измерител  временных интервалов, вход второго интегратора соединен с первым и вторым коммутируемыми источниками тока, причем управл ющие входы первого и второго коммутируемых источников тока соединены соответственно с выходом элемента И и выходом формировател  временных интервалов , пр мой вход элемента И соединен с выходом триггера, выход первого компаратора соединен с инверсным входом элемента И, выходы блока синхронизации соединены соответственно с управл ющим входом ключа, S-входом триггера и входом запуска формировател  временных интервалов , выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами блока синхронизации и формировател  временных интервалов.