SU1014140A1

SU1014140A1 - Voltage-to-time interval converter

Info

Publication number: SU1014140A1
Application number: SU772437223A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Фролов; Анатолий Борисович Андреев; Илья Файвелевич Островский; Алексей Гордеевич Рыжевский
Original assignee: Пензенский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Технологического Института Приборостроения
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-01-03
Publication date: 1983-04-23

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий источник преобразуемого напр жени , выход которого соединен с входом формировател периода преобразуемого напр жени и с первьлми входами двух инте7ратррой, вторые входы которых соединены соответственно с общей шиной и через переклю атель - с выходом коммутатора, входы которого соединены с выходами источника образцовых напр жений, первый управл ющий вход - с выходом компаратора знака, а второй управл ющий вход с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом блока сравнени , первый вход которого соединен с выходом первого интегратора , а второй вход - с выходом второго интегратора и с первым входом компаратора знака, второй вход которого соединен с общей шиной, управл ющий вход первого интегратора соединен с выходом блока сброса, отллч ающийс тем, что, с целью расширени частотного диапазона работы преобразовател , в него . введены гене1ратор образцовой частоты , блок синхронизации, делитель частоты , дополнительный триггер и элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом триггера, первый.вход-« с первым входом дополнительного триг-в гера и выходом формировател периода преобразуемого напр жени , а второй, вход через делитель частоты - с выходом генератора образцовой частоты и с первым входом блока синхронизации, выход которого соединен с BTOpbif.i вхо- S дом переключател , а второй вход - с первым выходом триггера, второй,выход которого соединен с вторым входом дополнительного триггера, выход которого соединен с входом блока сброса.INVERTER VOLTAGE TIME INTERVAL containing source converted voltage, an output connected to an input of the period of the converted voltage and pervlmi inputs two inte7ratrroy, second inputs of which are respectively connected to the common bus and via Switch atel - yield commutator having inputs connected to the source outputs of the reference voltages, the first control input with the output of the sign comparator, and the second control input with the first trigger input, the second input of which is connected to you the comparison unit, the first input of which is connected to the output of the first integrator, and the second input - to the output of the second integrator and the first input of the sign comparator, the second input of which is connected to the common bus, the control input of the first integrator connected to the output of the reset unit, corresponding to that that, in order to expand the frequency range of the converter, into it. a generic frequency generator, a synchronization unit, a frequency divider, an additional trigger, and an OR element, whose output is connected to the first trigger input, the first input and the second input of the additional voltage transformer, and the second input through the frequency divider - with the generator output of the reference frequency and with the first input of the synchronization unit, the output of which is connected to BTOpbif.i by the input of the S switch, and the second input - with the first output of the trigger, the second, the output of which is connected to the second th input of the additional trigger, the output of which is connected to the input of the reset unit.

Description

Изобретение относитс к цифровой электроизмерительной технике и може быть использовано дл создани цифрвых вольтметров среднего значени .The invention relates to a digital electrical measuring technique and can be used to create digital average voltmeters.

Известен преобразователь напр жени в интервал времени, содержащий первый ключ, выход которого соедине с выходами второго и третьего ключа и через резистор - с входом интегратора , выход которого через два блока сравнени соединен с входами блока управлени , частотный вход которого соединен с выходом генератора образцовой -частоты,управл ющие выходы соединены с управл ющими входами ключей, а выходы соединены с входагли счетчика, входы второго и третьего ключей соединены с выходами источника образцового напр жени ij A voltage to time converter is known, containing a first key, the output of which is connected to the outputs of the second and third key and, via a resistor, to the input of the integrator, the output of which, through two comparison units, is connected to the inputs of the control unit, the frequency input of which is connected to the generator output sample the frequencies, the control outputs are connected to the control inputs of the keys, and the outputs are connected to the input of the counter, the inputs of the second and third keys are connected to the outputs of the reference voltage source ij

Недостатком устройства вл етс : узкий частотный диапазон работы устройства.The drawback of the device is: a narrow frequency range of operation of the device.

Известен преобразователь напр жени в интервал времени, содержаний источник преобразуемого напр жени , выход которого соединен с входом формировател периода преобразуемого напр жени и с первыми входами двух интеграторов, второй вход первого интегратора соединей с общей шиной устройства, а второй вход второго интегратора соединен с выхо.дом переключател , первый вход которого соединен с выходом коммутатора , а второй вход - с выходом триггера и входом блока сброса, выход которого соединен с управл ющим входом перрого интегратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом второго интегратора и с первым входом компаратора знака, а выход - с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом формировател периода преобразуемого напр жени и первым управл ющим входом коммутатора , второй управл ющий вход которого соединен с выходом компаратора знака, второй вход которого соединен с общей шиной устройства, а входы коммутатора соединены с выходами источника образцового напр же ни 2 .A known voltage converter in the time interval, contents, is a source of convertible voltage, the output of which is connected to the input of the transformer voltage period generator and to the first inputs of two integrators, the second input of the first integrator of the connections to the common bus of the device, and the second input of the second integrator connected to the output. the switch house, the first input of which is connected to the switch output, and the second input - to the trigger output and the input of the reset unit, the output of which is connected to the control input of the first integrator the output of which is connected to the first input of the comparison unit, the second input of which is connected to the output of the second integrator and the first input of the sign comparator, and the output to the first input of the trigger, the second input of which is connected to the output of the transformer voltage period generator and the first control input of the switch , the second control input of which is connected to the output of the sign comparator, the second input of which is connected to the common bus of the device, and the inputs of the switch are connected to the outputs of the source of exemplary voltage 2.

Недостатком устройства влветс то, что оно сохран ет работоспособность и задание характеристики лишь в ограниченном частотном диапазоне изменени преобразуемого сигнала. Смещение частоты преобразуемого напр жени в сторону низких и инфранизких частот (в силу ограниченного динамического диапазона выходной характеристики интеграторов ) может быть достигнуто лишь увеличением посто нной времени интеграторов. Однако обеспечение больших значений посто нной, времени интегратора ( пор дка дес тков и сотен рекунд); при сохранении высокой точности интегрировани вл етс неразрешимой задачей.The drawback of the device is that it retains its working capacity and setting the characteristic only in a limited frequency range of the signal being converted. The shift of the frequency of the voltage being converted towards low and infra-low frequencies (due to the limited dynamic range of the output characteristics of the integrators) can only be achieved by increasing the time constant of the integrators. However, providing large values of a constant integrator time (on the order of tens and hundreds of seconds); while maintaining high accuracy of integration is an unsolvable task.

Цель изобретени - расширение 5 частотного диапазона работы устройства.The purpose of the invention is to expand the 5 frequency range of the device.

Поставленна цель достигаетс j тем, что в преобразователь напр жени во временной интервал, содержащий источник преобразуемого напр жени , выход которого соединен с входом формировател периода преобразуемого напр жени и с первыми входами двух интеграторов, вторые входы которых соединены соответственно с общей шиной и через переключатель - с выходом коммутатора, входы которого соединены с выходами источника образцовых напр жений , первый управл ющий вход - сThe goal is achieved j in that the voltage converter in the time interval containing the source of the voltage to be converted, the output of which is connected to the input of the transformer voltage period generator and with the first inputs of two integrators, the second inputs of which are connected respectively to the common bus and through the switch - with the output of the switch, the inputs of which are connected to the outputs of the source of reference voltages, the first control input is with

Q выходом компаратора знака, а второй управл ющий вход - с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом блока сравнени , первый вход которого соединен с выходом первого интегратора, а второй вход - с выходом второго интегратора и с первым входом компаратора знака, второй вход которого соединен с общей шиной, управл ющий вход первого интегратора соединен с выходом блока сброса, введены генератор образцовой частоты, блок синхронизации, делитель частоты , дополнительный триггер и элемент ИЛИ, выход которого соединен сThe Q output of the sign comparator and the second control input are with the first trigger input, the second input of which is connected to the output of the comparison unit, the first input of which is connected to the output of the first integrator, and the second input to the output of the second integrator and the first input of the comparator of the sign, the second the input of which is connected to the common bus, the control input of the first integrator is connected to the output of the reset unit, an exemplary frequency generator, a synchronization unit, a frequency divider, an additional trigger and an OR element, whose output is connected to

5 первым входом триггера, первый вход .с первым входом дополнительного триггера и выходом формировател периода преобразуемого напр жени , а второй вход через делитель частоты - с5 with the first input of the trigger, the first input with the first input of the additional trigger and the output of the transformer voltage period generator, and the second input through the frequency divider with

0 выходом генератора образцовой частоты и с первым входом блока синхронизации , выход которого соединен с вторым входом переключател , а второй вход - с первым выходом триггера, второй выход Которого соеди- нед с вторым входом дополнительного триггера, выход которого соединен с входом блока сброса.0 by the generator output of the reference frequency and with the first input of the synchronization unit, the output of which is connected to the second input of the switch, and the second input - with the first output of the trigger, the second output of which is connected to the second input of the additional trigger, the output of which is connected to the input of the reset unit.

На фиг. 1 приведена структурна FIG. 1 shows structural

Q электрическа схема устройстваf на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.The Q electrical circuit of the device in FIG. 2 - timing charts of the device.

Устройство содержит источник 1 преобразуемого напр жени , интеграторы 2 и 3, блок 4 сброса, компара- ; тор 5 знака, блок 6 сравнени , триг-гер 7, источник 8 образцовых напр жений , коммутатор 9, переключатель 10,формирователь 11 периода преобразуемого напр жени , триггер 12, элемент 13 ИЛИ, делитель 14 Частоты, блок 15 синхронизации, генератор 16 образцовой частоты.The device contains the source 1 of the voltage to be converted, the integrators 2 and 3, the reset unit 4, the comparator; character torus 5, comparison unit 6, trigger 7, source of 8 exemplary voltages, switch 9, switch 10, transformer voltage period generator 11, trigger 12, OR element 13, Frequency divider 14, synchronization block 15, generator 16 frequencies.

На фиг. 2 обозначено; форма 17 нарр жени на выходе источника 1 U)i(t),FIG. 2 marked; Form 17 of the outset at the output of the source 1 U) i (t),

5 сигнал 18 на; выходе формировател 11, форма 19 сигналов на .вчходе делител 14,-форма 20 сигналов на выходе : генератора 16, форма 21 напр жений н входах блока 6, форма 22 сигналов на выходе блока 6, форма 23 напр же ний на входе интегратора 2. Устройство работает следующим образом . Пусть посто нна составл юща пре образуемого напр жени больше нул , В момент времени -t приходит импульс с формировател 11, что обуславливае срабатывание триггера 12 и через элемент 13 триггера 7. Сигнал с-, триг гера 12 отключает блок 4 от интегра тора 3, а импульс с триггера 7 чере блок 15 и переключатель 10 подключает положительное образцовое напр жение от источника 8 на вход интегр тора 2. В результате этого напр жение на выходе интегратора 2 будет (линейно возрастать со скоростью i OO-UK ,: I - t- L I a на выходе дополнительного интегр I тора 3 линейно убывать со скоростью Ux/t ,где UQ- образцовое напр жение ,7 посто нна времени интегратора. В момент времени t напр жени на выходах обоих интеграторов оказываютс равны, что приводит к срабатыванию блока б и триггера 7. При этом срабатывает триггер 12 и посредством блока 4 производитс воз.врат интегратора 3 в исходное сос то ние. С приходом очередного импульса с выхода генератора 16 на вх блока 15 синхронизации последний, воздейству на переключатель 10, отключает образцовое напр жение. В результате выходное напр жение инте ратора 2 будет линейно убывать со скоростью 0)/1, а на выходе интегратора 3 установитс нулевое значение напр жени . В момент времени t при ходит импульс с выхода делител 14триггер 7 через элемент 13, что обу лавливает срабатывание триггера 7, а следовательно, подключение образцового напр жений на вход интеграг тора 2, причем блок 4 сброса остаетс подключенным к интегратору 3, так как триггер 12 осталс в прежнем состо нии. В результате на выходе интегратора 2 напр жение будет л1«1ейно нарастать со скоростью j:° Ь. I и в момент времени t достиГнет нулевого уровн , что вызЬвет срабатывание блока б, переброс триг гера 7, а следовательно, отключение образцового напр жени от интегратора 2 с приходом ближайшего импуль ра образцовой частоты. В результате выходное напр жение интегратора 2 будет линейно убывать со скоростью Ux .L1 а на выходе интегратора 3 с помощью блока 4 будет поддерживатьс нулевой потенциал..С приходом следующего импульса с делител 14 (в момент времени t) процесс работы устройства повтор етс . В момент времени t приходит следующий импульс с формировател 11, что обуславливает срабатывание триггеров 7 и 12, и, в целом, процесс преобразовани за врем периода преобразуемого напр жени повторитс . При смене знака посто нной составл ющей преобразуемого напр жени процессы в устройстве протекают так же, как и в известном устройстве с учетом вьшеизложенных особенностей. Информативной величиной в предлагаемом устройстве вл етс сумма временных интерваловТ| за все врем , преобразовани Т|, . Процесс преобрааовани за врем Т„ описываетс следующим уравнение. ЦР-ЦХ ., , .p .JL-r, ,п п. /2% 2т а-уЬ . и.(Ж-..Цр-Цчи. «Л т;- где . iv...; , где Т: - посто нна времени интегра; тора 3. Подставл выражени (3) и (4) в (2) и провод упрощени , а также учитыва ,что Тл; const. --I -ц a получим систему уравнений. Up-Uy. t Ox 4L : : y l 1 Реша систему уравнений (5, найдем функцию преобразовани . т. где Tvi 1|, - частота преобразуемого напр жени . Следует отметить, что при суквиировании непримыкающих интервалов времениТ ; не возникает методическа погрешность дискретности,- так как она устран етс - sa счет синхронизации моментов переключени образцового напр жени по импульсу с блока 6 с импульсами образцовой частоты посредством блока 15. Таким образом, устройство имеет сравнительно простую структуру и обладает более широким частотным диапазоном в области низких и инфранизких частот, поскольку за счет разбиени общего времени интегрирова- ни Т|,, соответствующего периоду преобразуемого сигнала, на m частных циклов не требуетс обеспечение больших значений посто нной времени интеграторов.5 signal 18 on; Shaper output 11, waveform 19 at the input of the divider 14, -former 20 signals at the output of the generator 16, voltage form 21 at the inputs of block 6, waveform 22 of the output of block 6, voltage form 23 of the integrator 2. The device works as follows. Let the constant component voltage being formed be greater than zero, At the moment of time t comes the impulse from the driver 11, which causes triggering of trigger 12 and through element 13 of trigger 7. The signal c-, trigger 12 disconnects block 4 from integrator 3, and the pulse from trigger 7 over block 15 and switch 10 connects a positive sample voltage from source 8 to the input of integrator 2. As a result, the voltage at the output of integrator 2 will (linearly increase with speed i OO-UK,: I - t- LI a at the output of the additional I torus 3 linear happen with the speed Ux / t, where UQ is the sample voltage, 7 is the integrator time 7. At time t, the voltages at the outputs of both integrators are equal, which triggers the block b and trigger 7. The trigger 12 is triggered and The return of the integrator 3 to the initial state is made by block 4. When the next pulse arrives from the generator 16 on the Ix of the synchronization unit 15, the latter, acting on switch 10, turns off the sample voltage. As a result, the output voltage of the integrator 2 will linearly decrease with a speed of 0) / 1, and a zero value will be set at the output of the integrator 3. At time t, a pulse is output from the output of divider 14 trigger 7 through element 13, which triggers triggering of trigger 7, and consequently, the connection of sample voltages to the input of integrator 2, with reset unit 4 remaining connected to integrator 3, since trigger 12 remained as before. As a result, at the output of the integrator 2, the voltage will be l1 "1nuo increase with a speed j: ° b. I and at time t will reach the zero level, which will be triggered by block b, transfer trigger 7, and, therefore, disconnection of the reference voltage from integrator 2 with the arrival of the nearest impulse of reference frequency. As a result, the output voltage of the integrator 2 will linearly decrease with a speed of Ux. L1 and the output of the integrator 3 with the help of block 4 will maintain a zero potential. At time t, the next pulse arrives from the driver 11, which causes the triggering of the triggers 7 and 12, and, in general, the conversion process will repeat during the period of the voltage being converted. When the constant component of the transformable voltage changes sign, the processes in the device proceed in the same way as in the known device, taking into account the above features. The informative value in the proposed device is the sum of the time intervals T | for all the time, the transformations T |,. The conversion process in time T "is described by the following equation. CR-CH.,, .P .JL-r,, nn / 2% 2m a-yb. and. (W - .. Tsr-Tzci. "L t; - where. iv ...;, where T: is a constant of the integration time; torus 3. Substitute expressions (3) and (4) into (2) and simplifying wire, and also taking into account that T; const. --I - c a we get the system of equations Up-Uy. t Ox 4L:: yl 1 Solving the system of equations (5, we find the transformation function. so where Tvi 1 |, - frequency of the voltage to be converted. It should be noted that when sucking non-contiguous time intervals T, the methodical discretization error does not occur, because it is eliminated - sa by synchronizing the switching times of the reference voltage across the pulse from block 6 with pulses of an exemplary frequency by means of block 15. Thus, the device has a relatively simple structure and has a wider frequency range in the region of low and infra-low frequencies, because by splitting the total integration time T |, corresponding to the period of the signal being converted On m private cycles, it is not necessary to ensure large values of the integrator time constant.

Claims

INTERVAL VOLTAGE CONVERTER, containing the source of the converted voltage, the output of which is connected to the input of the generator of the period of the converted voltage and to the first inputs of two integrators, the second inputs of which are connected respectively to the common bus and through the switch to the output of the switch, the inputs of which are connected to the outputs of the reference source voltages, the first control input with the output of the sign comparator, and the second control input with the first input of the trigger, the second input of which is connected to output b comparator, the first input of which is connected to the output of the first integrator, and the second input - with the output of the second integrator and the first input of the sign comparator, the second input of which is connected to the common bus, the control input of the first integrator is connected to the output of the reset unit, which differs by that, in order to expand the frequency range of the converter, a reference frequency generator, a synchronization unit, a frequency divider, an additional trigger and an OR element, the output of which is connected to the first input of the trigger, are introduced into it, the first input d 'with the first input of the additional trigger and the output of the imaging unit of the period of the converted voltage, and the second, the input through the frequency divider, with the output of the reference frequency generator and with the first input of the synchronization unit, the output of which is connected to the second I / O switch house, and the second input to the first trigger output, the second, the output of which is connected to the second input of the additional trigger, the output ± of which is connected to the input of the reset block. . * into the entrance bypass exit * 30