SU1046930A2 - Интегрирующий преобразователь напр жени в интервал времени - Google Patents

Abstract

ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ по авт. св. 809560, о т л и ч аю щ и и с   тем, что, с целью по- вышени  быстродействи , в него введены -три элемента ИЛИ, третий, четвертый , п тый и шестой ключи, второй повторитель, напр жени , третий усилитель посто нного тока, третий конденсатор, третий резистор, при этом к входной клемме через соединенные последовательно третий резистор и третий ключ подключен вход второго повторител  напр жени , соединенный через третий конденсатор с выходом третьего усилител  посто нного тока, с которым через четвертый ключ соединены выход повторител  и инвертирующий вход третьего усилител  посто нного тока, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый дополнительный выход генератора импульсов подключен к первому дополнительному входу переключаемого источника образцовых напр жений, второй дополнительный вход которого соединен с выходом третьего усилител  посто нного тока, второй дополнительный выход генератора импульсов через инверсные входы первого и второго элементов ИЛИ подключен к управл ющим входам второго и четвертого ключей соответственно и к управл ющим входам .третьего и шестого ключей непосредс 5 ственно, причем шестой ключ включен между вторым резистором и входом (Л первого повторител , третий элемент ИЛИ включен между первым йыходом с: генератора импульсов и вторым входом триггера, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к первому дополнительному выходу генератора импульсов, пр мому входу второго элемента ИЛИ и к управл ющему входу п того ключа, сигнальный вход кото4 рого подключен к входу второго повторител , а выход - к выходу первого о: ключа, пр мой вход первого элеменсо со та ИЛИ соединен с первым выходом генератора импульсов.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении цифровых измерителей физических величин, содержащих периодическую помеху в виде аддитивной составл нвдей. . По основному авт. св. № 809560 известен интегрирующий преобразователь напр жени  в интервал времени содержит переключаемый источник образцовых напр жений, выход которого через первый резистор соединен с инвертирующим входоминтегратора на основе усилител  посто нного тока с конденсатором в цепи отрицательной обратной св зи, неинвертирукадий -вхо которого соединен с общей тройной, вы ход интегратора соединен с входом нуль-органа, соединенного выходом с управл ющим входом интегратора и первым входом триггера, выход которого соединен с выходной клеммой, генератор импульсов, выход которого соединен с вторым входом триггера и управл ющим входом первого ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом интегратора, а сигнгш ный вход через второй резистор подключен к входной клемме устройства, формирователь импульсов, включенный между сетевой клеммой и управл ющим входом генератора импульсов, повторитель напр жени , вход которого со единен с сигнальным входом первого ключа и через второй конденсатор с выходом второго усилител  посто н но.го тока, соединенного через второ ключ с выходом повторител - напр жени  и инвертирующим входом второго уси-лител  посто нного тока, неинвер тирующий вход которого подключен к Общей шине, выход генератора импуль сов также соединен с управл ющим вх дом второго ключа и с первым входом переключаемого источника образцовых напр жений, второй вход которого соединен с выходом второго усилител  посто нного тока 1J, Недостатком устройства  вл етс  низкое быстродействие, определ емое периодом преобразовани , равным периоду сетевой помехи, Цель изобретени  - повышение быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в интегрирующий преобразов тель напр жени  в интервал времени введены три элемента ИЛИ, третий, четвертый, п тый и шестой ключи, второй повторитель напр жени , третий усилитель посто нного тока, третий конденсатор, третий резистор, при этом к входной клемме через соединенные последовательно третий резистор и третий ключ подключен вход второго повторител  напр жени  соединенный через третий конденсатор с выходом третьего усилител  посто нного тока, с которым через четвертый ключ соединены выход повторител  и инвертирующий вход третьего усилител  -посто нного тока, неинвертирующий вход которого подклю ен к общей шине, первый дополнительный выход генератора 1 шульсов подключен к первому дополнительному входу переключаемого источника образцовых напр жений, второй дополнительный вход которого соединен с выходом третьего усилител  посто нного т.ока, второй дополнительный выход генератора импульсов через инверсные входы первого и второго элементов ИЛИ подключен к управл квдим входам второго и четвертого ключей соответственно и к управл ющим третьего и шестого ключей непосредственно , причем шестой ключ включен между вторым резистором и входом первого повторител , третий эле-, мент ИЛИ включен между первым выходом генератора импульсов и вторым входом триггера, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к первому дополнительному выходу генератора импульсов, пр мому входу второго элемента ИЛИ и к управл ющему входу п того ключа, сигнальный вход которого подключен к входу второго повторител , а выход - к выходу первого ключа, пр мой вход первого элемента ИЛИ соединен с первым выходом генератора ИМПУЛЬСОВ, На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг,2временные диаграммы,, по сн к цие работу устройства. Устройство содержит переключаемый Источник 1 образцовых напр жений , первый резистор 2, интегратор 3 на основе усилител  посто нного тока 4 с конденсатором 5 в цепи отрицательной обратной св зи, нульорган б, триггер 7, выход которого соединен с выходной клеммой 8,.генератор 9 импульсов, управл емый интегратор 10, на основе первого ключа 11, первого повторител  напр жени  12, второго ключа 13, второго усилител  14 посто нного тока и второго конденсатора 15, выходную клемму 16, с,которой через второй резистор 17 и шестой ключ 18 соединен вход первого повторител  напр жени , вторюй управл емый интегратор 19, на основе п того 20 и четвертого 21 ключа, второго повторител  22 напр жени , третьего усилител  23 посто нного тока -И третьего конденсатора 24, вход второго повторител  напр жени  также соединен с входной клеммой через третий резистор 25 и третий ключ 26, первый 27 и второй 28 элементы ИЛИ, соединенные выходами с управл ющими входами второго и четвертого ключей соответственно.

третий элемент ИЛИ 29, генератор импульсов синхронизируетс  через сетевую клемму 30 импульсами, формируемыми от переменного напр жени  промышленной сети формирователем 31 импульсов, и имеет первый выход 32, первый дополнительный выход 33, вто;рой дополнительный выход 34.

1

На фиг. 2 обозначено: А - форма сигнала на сетевой клемме 30/ В - форма сигнала на выходе формировател  31 импульсов/ В, Г и Д - форМа сигналов на выходах 34, 33 и 32 соответственно генератора 9 импульсов; Е - форма напр жени  и на входной клемме 16, искаженного сетевой помехой и. (t); Ж и 3 - форма сигналов на первом выходе усилителей посто нного тока управл емых интеграторов 19 и 10 соответственно; И форма сигнала на выходе интегратора 3; К - напр жение на выходе переключаемого источника 1 образцовых напр жений; Л - импульсна  последовательность на выходе нуль-органа 6; М - сигнал на выходе триггера 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Пусть на входную клемму 16 подаетс  положительное напр жение в сумме с сетевой помехой. С началом очередного периода помехи в момент времени t по переднему фронту импульса выхода 34 генератора 9 импульсов за1ллкаютс  до этого разомкнутые ключи 18 и 26 и размыкаютс  через элементы 27 и 28 ИЛИ до этого замкнутые ключи 13 .и 21, В результате напр жение на,выходе усилител  посто нного тока управл емого интегратора 19 начнет линейно измен тьс  от нул , а напр жение на выходе усилител  посто нного тока управл емого интегратора 10 также будет линейно измен тьс , но от некоторого значени  напр жени , обусловленного зар дом на конденсаторе 15, накопленном в предыдущем полупериоде помехи в течение интервала времени Т const.

В момент времени tj с выхода 32 генератора 9 импульсов приходит импульс , по переднему фронту которого замыкаютс  ключи 11 и 13. В результате этого напр жение, сфоркгарсванное на конденсаторе 15 в течение Т в предыдущем полупериоде и в течение времени t.- t в текущем полупериоде помехи ,. падают до нул . Последнее обусловлено тем, что при замыкании ключа 13 происходит принудительное выравнивание потенциалов на выходе усилител  14 посто нного тока и входе повторител  12 напр жени , что приводит к разр ду до нул  конденсатора 15 и одновременному зар ду конденсатора 5. Дл  преотвращени  разр да конденсатора 16 через замкнутый ключ 13 в цепь между ними введен повторитесь 12 напр -жени  с малым значением входного тока, который также должен иметь защиту по выходу при замыкании дополнительного ключа.

При этом осуществл етс  перенос интегрального значени  с конденсатора 15 ,на конденсатор 5 интегратоtpa 3. Одновременно интегратор 3 осу1ществл ет интегрирование сигнала

и X + и(5 через резистор 17 и замкнутые ключи 18 и 11, а также образцового напр жени  -и переключаемого источника 1 образцовых напр жений до момента времени t (фиг. 2), когда на пр жение на выходе усилител  посто нного тока управл емого интегратора 10 оказываетс  равным нулю.

После окончани  разр да конденсатора 15, в течение оставшегос  времени до окончани  тактового импульса длительностью Т2(момент времени интегратор 3 интегрирует лишь сумму напр жений Uf(t) - Uo

В момен± времени t задним фронтом тактового импульса Т размыкаютс  ключи 11 и 18, а ключ 13 продолжает оставатьс  замкнутым. В резуль- тате напр жение на выходе усилител  14 посто нного тока поддерживаетс  равным нулю. Интегратор 3 продолжает

интегрировать образцовое напр жение - UQ. В момент времени t с выходное напр жение интегратора 3 достигает нул , что приводит к срабатыванию нуль-органа 6, на выходе которого вырабатываетс  импульс длительностью

t J, в течение которого выходное напр жение интегратора 3 поддерживаетс  равным нулю.

Информативный интервал времени

. Т j( t J- tj выдел етс  триггером 7 от мс 1ента t „ начала тактового импульса на выходе 32 генератора 9 импульсов до момента t равенства нулю выходного напр жени  интегратора 3.

В момент времени t передним фронтом тактового импульса с выхода 34 генератора 9 импульсов размыкаетс  ключ 13 и замыкаетс  ключ 18. В результате напр жение на выходе

усилител  14 посто нного тока начинает линейно измен тьс  от нул . За врем  t, на конденсаторе 15 сфор . мируетс  новое интегральное значе ние. В момент времени t задним фронтом тактового импульса Т размЫкаетс  ключ 18, а ключ 13 замыкаетс . В результате на конденсаторе 15 сохран етс  накопленный в течение Т зар д, а напр жение на выходе усилител  14 посто нного тока поддерживаетс  равным нулю. Последнее обеспечиваетс  за счет замкнутого ключа 13 и необходимо дл  поддержани  усилител  14 в активном режиме.

Работа управл емого интегратора

;1 происходит аналогично описанному

выше, с той лишь разницей, что все процессы в нем протекают со сдвигом на половину периода помехи U(t) по отношению к работе первого управл емого интегратора.

Смена пол рности напр жени  11 , например, в момент времени t,, приводит к изменению знака скорости изменени  напр жени  на выходе усилител  14 посто нного тока {или 23 в зависимости от момента смены пол ности). Начина  с момента.времени t это напр жение становитс  больше нул . По этому признаку осуществл етс  подготовка переключени  пол рности образцового напр жени . По пе реднему фронту ближайшего тактового импульса с выхода 32 или 33 генератора 9 импульсов пере.ключаемый источник 1 образцовых напр жений срабатывает , и на его выходе по вл етс  образцовое напр жение дf5yгoгo знака (в данном случае +UO),B остальном работа предлагаемого устройства при другой пол рности напр жени  и осуществл етс  аналогично описанному выше.

Врем  преобразовани  в устройстве прототипе при исключении вли ни  сетевой помехи, составл ет один период Т помехи. В предлагаемом устройстве информативный интервал времени также не зависит от вли ни  помехи, но информаци  очпреобразуемом сигнале и получаетс  каждые полпериода сетевой помехи. Врем  интегрировани  входного сигнала U  вл етс  величиной строго посто нной и не зависит от изменени  периода помехи, тогда как в прототипе период помехи входит в функцию преобразовани .

Claims (1)

1. ИНТЕГРИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ напряжения в Интервал времени по авт. св. № 809560, о т л и чага щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены- три элемента ИЛИ, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, второй повторитель, напряжения, третий усилитель постоянного тока, третий конденсатор, третий резистор, при этом к входной клемме через соединенные последовательно третий резистор и третий ключ подключен вход второго повторителя напряжения, соединенный через третий конденсатор с выходом третьего усилителя постоянного тока, с которым через четвертый ключ соединены выход повторителя и инвертирующий вход третьего усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, первый дополнительный выход генератора импульсов подключен к первому дополнительному входу переключаемого источника образцовых напряжений, второй дополнительный вход которого соединен с выходом третьего усилителя постоянного тока, второй дополнительный выход генератора импульсов через инверсные входы первого и второго элементов ИЛИ подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей соответственно и к управляющим входам третьего и шестого ключей непосредственно, причем шестой ключ включен g между вторым резистором и входом первого повторителя, третий элемент ИЛИ включен между первым выходом генератора импульсов и вторым входом триггера, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к первому дополнительному выходу генератора импульсов, прямому входу второго элемента ИЛИ и к управляющему входу пятого ключа, сигнальный вход которого подключен к входу второго повторителя, а выход - к выходу первого ключа, прямой вход первого элемента ИЛИ соединен с первым выходом генератора импульсов.

   SU ,,,1046930