SU1150768A1 - Преобразователь напр жени в длительность импульсов - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ, содержаний источник входного сигнала, задающий генератор напр жени  пр моугольной формы, резистор , компаратор, блок стабилизации амплитуды напр жени  компаратора, суммирующий интегратор , выход которого через резистор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с первой выходной тиной непосредственно и через блок стабилизации амплитуды напр жени  компаратора - с первым входом суммирующего интегратора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами источника входного сигнала и задающего генератора напр жени  пр моугольной формы, а четвертый вход соединен с об-гщей щиной, отличающийс  тем, что, с целью расииирени  функцио1гальных i возможностей, в него введен логический элемент, (Л НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ или РАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами компаратора и задающего генератора напр жени  пр моугольной формы, а выход - с второй выходной шиной.

Description

111 Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в энергетике дл  построени  цифровых приборов, измер ющих среднее и эффективное значени  напр жени  (тока), и мощности сигналов переменного и посто нного; тока, а также дл  построени  различного рода функшюнальных преобразователе;й . Известен преобразователь напр жени  в длительность имх льсов, содержащий два интегратора , два компаратора, два триггера, гене ратор опорной частоты, ключи flj. Недостатком преобразовател   вл етс  его сложность. Наиболее близким к предлагаемому  вл ет. с  преобразователь напр жени  в длительность импульсов, содержащий источник входного сигнала, задаюищй генератор, резистор,компаратор , блок стабилизации амплитуды напр жени  компаратора, суммирующий интегратор , выход которого через резистор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с первой выходной щиной и через блок стабилизации амплитуды напр жени  компаратора с первым входом суммирующего интегратора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами источника входного сигнала и задающего генератора , а четвертый вход соединен с общей шиной 2}. Недостатком известного преобразовател   вл етс  ограниченность функциональных возможностей , так как преобразователь позвол ет производить только линейное преобразование входного сигнала в длительность импульсов. Цель изобретени  - расширение фзшкциональных возможностей преобразовател  за сче получени  выходного сигнала, длительность которого квадратично зависит от входного. Указанна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь нащ  жени  в длительностьность импульсов, содержащий источники входного сигнала, задающий генератор напр жени  пр моугольной формы, резистор, компаратор, блок стабштизащга амплитуды напр жени  компаратора, суммирующий интегpaTopi выход которого через резистор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с первой выходной щиной непосредственно и через блок стабилизации амплитуды напр жени  компаратора - с первым входом суммирующего интегратора, второй и третий входы которого срединены соответственно с выходами источника входного сигнала и задающего генератора напр жени  пр моугольной формы, а четвертый вход соединен с общей щиной, введен логический элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ или РАВНОЗНАЧНОСТЬ , первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами компаратора и задающего генератора напр жени  пр моугольной формы, а выход - с второй выходной щиной. На фиг. приведена структурна  электрическа  схема преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы работы. Преобразователь содержит суммирующий интегратор 1, в состав которого вход т резисторы 2, 3 и 4, операционный усилитель 5 конденсатор 6. Выход суммирующего интегратора 1 подключен к неинвертирующему входу компаратора 7, выход которого служит первым выходом преобразовател , с линейной зависимостью между разностью длительностей выходных илтульсов и входным сигналом, выход компаратора 7 через блок 8 стабилизации амш1итуды напр жени  компаратора подключен к входному резистору 2 суммирующего интегратора 1 и непосредственно к первой выходной щине, к входному резистору 3 подключен источник 9 входного сигнала x(t), а к входному резистору 4 - выход задающего генератора 10 напр жени  пр моугольной формы (меандр), выходы генератора 10 напр жени  пр моугольной формы и компаратора 7 подключены к входам логического элемента 11 НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ или РАВНОЗНАВДОСТЬ, выход которого служит вторым выходом преобразовател , резисторы 2, 3 и 4 подключены к первому входу . операционного усилител  5, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход через конденсатор 6 соединен с его первым входом, выход суммирующего инвертора 1 через резистор 12 соеданен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной. Преобразователь работает следующим образом . Дл  правильной работы преобразовател  ток, поступающий в суммирующий интегратор 1 от задающего генератора 10, должен быть всегда больше суммы токов, поступающих от источника 9 и с выхода блока 8. Если прин ть, что сопротивлени  резисторов 2, 3 и 4 равны, то указанное условие запишетс  в виде lUrl|UJ+|8t(t)|.(1) , при выполнении этого услови  направление изменени  напр жени  на суммирующем интеграторе 1 всегда определ етс  знаком напр жени  задающего генератора 10. Дл  упрощени  анализа примем также, что входной сигнал x(t)  вл етс  сигналом посто нного тока или, что за врем  периода задающего J1 генератора Т изменением напр жени  входкого сигнала можно пренебречь. В момент времени, когда изменитс  знак напр жени  генератора 10 с отрицательного на положительный (точка а на фи1.2), напр  женке интегратора 1 начинает уменьшатьс  по закону nu;RC где U, Ug - амплитуды напр жени  на вы ходе задающего генератора 10 и блока 8; и . - напр жение на выходе ннтегр тора в момент а; R - сопротивление резисторов 2, 3 и 4 (прин ты равными); С - емкость конденсатора 6. В момент времени f напр жение на интег patope 1 достигает нулевого уровн , что вызывает переключ«1ие компаратора 7 из уровн  положительного насыщени  до уровн  отрицательного насыщени  (напр жение на . выходе блока 8 станет равным - Цо). Длительность интервала времени между мо ментами а и б определ ем, приравн в нулю( 1 1 71-77 U, При переключении компаратора 7 напр же ние на выходе суммирующего интегратора 1 становитс  от|Я1цательным и продолжает уменьшатьс , а скорость его изменени  уменьшаетс  , иКС К моменту времени Ь, когда изменитс  знак напр жени , напр жение на интеграторе достигает уровн  ) g.-.r-V RC U 1/ где Т - пертюд задающего генератора 10. С зтого момента измен етс  направление и скорость интегрировани  -ЦГ-ЦР RC В MOMeirr времени г напр жение 0 достигает нул  и компаратор 7 снова переключ етс  до уровн  положительного насыщени . Интервал времени tj находим, приравн в (6) нулю t.RC ,х С момента времени г напр жение интегра ра 1 становитс  положительным и продолжа увеличиватьс  по закону . Ur + U. + x U - - 0 j. RC В момент времени д, когда вновь произойет переключение пол рности задающего геератора 10, напр жение на интеграторе I остигнет положительного максимума ., , п- fic-V-- W CM В установившемс  режиме зиачени  амплитуд напр жени  интегратора U и должны быть равны. Приравн в значени  U в (ЗУ-и и в (9), получим соотиошеиие .r ,/2-t/ и,и,х Аналогичио, приравнива  значени  Цд в (5) и (7), получим T,, U,.U,-x /- /3Ur-Uo Из (10) и (II) определ ем интервалы ремени t., и t, t-I-L iVlRHiiVi), ,,., 4oX , () МЦ № равенств - t,, t.j предел ем длительности интервалов , Jr (У К Г-ЦО-) 1 л 7 ПГ. , (У)() -иЖ Разность длительностей импульсов на выходе омпаратора 7 равна - 9,f.,H;)-(v.h , (1М . е. с выхода компаратора 7 снимают сигнал, лительность которого линейно зависит от ходного сигнала. На выходе логического элемента 11 за ериод Tf. задающего генератора 10 получают.   четыре интервала t, t2, tj и t. интервалах времени t и tj выходной игнал равен логическому нулю, а в интералах t J и t - логической единице. Разость длительностей зтих интервалов равна и.-х , ,-vt,. V2(i,u,)T - u;u7

Разность длительностей импульсов на выходе логического элемента 11 содержит составл ющую , пропорциональную входного сигнала.

Таким образом, технико-экономическим преимуществом изобретени   вл етс  расщирение функциональных возможностей преобразовател , посто нство цикла преобразовател .

что значительно облегчает дальнейшее преобразование разности длительностей в цифровой код, а также отсутствие пропусков информации о входном сигнале за весь цикл преобразовани .

В качестве базового объекта может быть выбран цифровой мультиметр ткпа Ф4852.

м

n

)

Claims (1)

1. (Я) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ, содержащий источник входного сигнала, задающий генератор напряжения прямоугольной формы, резистор, компаратор, блок стабилизации амплитуды напряжения компаратора, суммирующий интегратор, выход которого через резистор соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с первой выходной шиной непосредственно и через блок стабилизации амплитуды напряжения компаратора - с первым входом суммирующего интегратора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами источника входного сигнала и задающего генератора напряжения прямоугольной формы, а четвертый вход соединен с об->щей шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных с возможностей, в него введен логический элемент, . НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ или РАВНОЗНАЧНОСТЬ, |/ первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами компаратора и зада- IV ющего генератора напряжения прямоугольной _о формы, а выход — с второй выходной шиной. S