SU1211869A1 - Преобразователь напр жени во временной интервал - Google Patents

Description

1

12

Изрбретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  св зи аналоговых источников информа:1щи с цифровым вычислительным устройством

Цель изобретени  - ловьшение быстродействи  преобразовател  напр жени  во временной интервал.

На фиг.1 представлена структурна  схема преобразовател j на фиг.2 схема формировател  импульсов; на фиг. 3 и 4 - эпюры напр жени  при положительном и отрицательном вход- НЕЛх напр жени х соответственно.

I

Преобразователь напр жени  во

временной интервал (фиг.1) содержит генератор 1 пилообразного напр жени , подключенный к одним входам первого 2 и второго 3 компараторов, выходы которых подключены к элементу ИЛИ 4 и элементу И 5, выход которого через формирователь 6 импульсов подключен к управл ющему входу источника 7 тока, выход источника 7 подключен к входу генератора 1, выход компаратора 3 подключен к информационному входу -D -триггера 8, выход компаратора 2 подключен к синхронизирующему входу D-триггера 8, выход которого подключен к индикатору 9 знака, другой вход компаратора 2  вл етс  входом преобразовател , другой вход компаратора 3 соединен с общей тиной, а выход элемента 4  вл етс  выходом преобразовател .

Фopkиpoвaтeль 6 импульсов содержит источник 10 посто нного тока , выход которого подключен к одному входу ключа 11 и через разделительный элемент (конденсатор) 12 - к входу компаратора 13 и одном выводу токоограничивающего элемента (резистора) 14, выход компаратора 13 подключен к одному входу элемента ИЛИ 15, выход элемента 15 подключен к другому выходу ключа 11, другому выводу токоограничивающего элемента 14 и  вл етс  выходом блока 6.

На эпюрах напр жений (фиг.3,4) введены следующие обозначени : U, - выход генератора 1; U. выходы компараторов 3 и 2, U4 выходное напр жение преобразовател ; Ug- выход элемента И 5; Ug - выход формировател  6 импульсов.

69

Иреобразовател работает следую- образом.

При входном напр жении положительной пол рности (фиг.З) в момент

времени i, Ешчалс  процесс уменьшени  напр жени  отрицательной пол рности с выхода генератора 1 пилообразного напр жени . Это напр жение прикладываетс  к неинвертирующим входам компараторов 2 и 3, поэтому на их выходах возникает напр жение, соответствующее логическому нулю, которое подаетс  на логические элементы 4 и 5 и на их

выходах напр жение равно нулю. Триггер 8 установлен в состо ние, определ емое предшествуюг пми сигналами.

В момент времени tg уровень напр жени  на выходе генератора 1 превысит уровень напр жени  на инвертирующем входе компаратора 3, равного нулю, компаратор 3 сработает и на его выходе будет сформировано напр жение положительной пол рности,

соответствующее логической единице. Это напр жение прикладываетс  к входу логического элемента ИЛИ 4, вследствие чего на его выходе формируетс  передний фронт выходного положительного напр жени  U.

Положительное напр жение с выхода компаратора 3 поступает на информационный вход Л -триггера 8, однако срабатывание триггера 8 не произойдет , информаци  на его выходе сох

ранитс  по предшествующим сигналам, которые, были поданы до момента времени t

В момент времени tj напр жение с выхода генератора 1 пилообразного напр жени  превысит входное напр жение , поступающее на инвертирующий вход компаратора 2, компаратор 2 сработает и на его выходе U будет сформирован передний фронт положительного напр жени .

Сформированное н-Ьпр жение на выходе компаратора 2 подаетс  на синхронизирующий С-вход триггера 8. По

переднему фронту этого импульса

триггер 8 устанавливаетс  в соответствии с входным сигналом на входе D т.е. на его выходе будет напр жение положительной пол рности, которое подаетс  на индикатор 9 знака.

Одновременно с этим будет сфор- мирован передний фронт импульса на выходе элемента И 5, так как на его

входах присутствуют сигналы, соответствующие логической единице.

Импульс с выхода логического элемента И 5 подаетс  на вход формировател  6, назначением которого  вл етс  формирование выходного импулса , передний фронт которого строго по времени совпадает с передним фронтом импульса с выхода элемента И 5, а длительность выходного импульса пропорциональна периоду между предшествующим импульсом и импульсом , сформированным в момент времени tj.

Импульс.с выхода формировател  6 подаетс  на управл ющий вход источника 7 тока, вследствие чего на его выходе формируетс  ток разр да накопительных элементов генератора 1 в течение времени действи  напр жени  с выхода формировател  6.

Чем больше величина входного напр жени , тем большее максимальное напр жение на выходе генератора 1, тем больше накопительный зар д элементов генератора 1 пилообразного напр жени , тем большее врем  требуетс  дл  разр да этих накопительных элементов, тем реже формир татс  импульсы на выходе элемента И 5, тем шире импульс на выходе формирова- т ел  6.

Начина  с момента t включени  источника 7 тока, напр жение на выхде генератора 1 уменьшаетс . В момент времени, когда напр жение генератора 1 станет меньше входного напр жени  Ug компаратор 3 возвратитс  в исходное состо ние и напр жение на входе элемента 4 ИЛИ становитс  равным нулю, что приводит к прекращению формировани  выходного 4 импульса. Однако состо ние выходного сигнала на выходе формировател  6 не измен етс .

Формирователь 6 будет поддерживатьс  в единичном состо нии до момента времени Ц , определ емого его параметрами. Дл  надежного разр да накопительных элементов генератора длительность импульса с выхода формировател  6 устанавливаетс  несколко большей или равной необходимому времени разр да накопительных элементов (максимальной амплитуды входного напр жени  преобразовател  и gj),

Начина  с момента времени i на входе источника 7 тока, напр жение

становитс  равным нулю и ток разр да с выхода источника 7 тока прекращаетс , вновь начинаетс  накопительных элементов генератора 1

и уменьшение отрицательного потенциала на выходе генератора 1, т.е. цикл работы повтор етс .

Залтний фронт выходного импульса и преобразовател  формируетс  в

0 момент времени когда напр жение с выхода генератора 1 станет меньше величины нулевого потенциала, поданного на инвертирующий вход компаратора 3, и он возвращаетс  в ис5 ходное состо ние, при этом на выходе и входе элемента ИЛИ 4 напр жение становитс  равным нулю и формируетс  задний фронт выходного импульса. Гстительность выходного импульса

0 составл ет суммл времени нарастани  и убывани  напр жени  на выходе генератора 1 между порогами срабатывани  компараторов 2 и 3.

и оОщем случае врем  нарастани 

5 и спада пилообразного напр жени  на выходе генератора 1 может быть различным (как в большую, так и в меньшую стороны), однако дл  обеспечени  оптимального использовани  накй пительных элементов генератора ; рекомендуетс  эти времена делать одинаковыми.

На фиг. 4 показа цикл работы, когда входное напр жение имеет отрицательную пол рность. В этом случае первым -сработает компаратор 2, а вторым - компаратор 3, при этом даль;1ей111а  работа - аналогична , за исключением того, что теперь на синхронизирующгй вход триггера 8 будет поступать импульс тогда, когда на его информационном входе напр жение равно нулю. Индикатор 9 знака будет показывать О, соответствующий отрицательному значению входного напр жени .

Из эпюр напр жений (фиг.4) видно, что цикл работы преобразовател  и, соответственно, частота формировани  импульсов на входе формировател  6 уменьшена. Следовательно, цикл работы преобразовател  зависит от величины входного напр жени .

Формирователь (фиг.2) работает следующим образом.

5 в течение времени между импульсами {Jj происходит зар д конденсатора 12 от источника 10 тока положительной пол рности.

0

5

0

5

0

Ток зар да конденсатора 12 создает на инвертирующем входе компаратора 13 положительный потенциал, вследствие чего на его выходе фор- мируетс  напр жение отрицательной пол рности. При этом ключ 11 закрыт

Величина напр жени , до которого зар жаетс  конденсатор 12, пр мо пропорциональна времени меж,цу пе- редним фронтом выходного импульса t и времени t, формировани  заднего фронта, предшествующего выходного импульса.

При наличии входного импульса формировател  6 на выходе элемента 15 ИЛИ формируетс  импульс напр жени  положительной пол рности, который поступает на выход формировател  6, одновременно подаетс  на управл ющий вход ключа 11, который открываетс , замыка  соединенную с ним обкладку конденсатора 12 на шину нулевого потенциала.

В св зи с тем, что зар д конденсатора 12 мгновенно изменитьс  не может, то на его обкладке, подключенной к компаратору 13, формируетс  относительно шины нулево-

го потенциала отрицательное напр жение , В .результате на выходе формировател  6 формируетс  напр жение положительной пол рности.

Управл   величиной сопротивлени  резистора 14, измен ют длительноЬть выходного импульса формировател  6, котора  может так же управл тьс  путем изменени  силы тока с источника 10.

Положительный потенциал на выходе компаратора 13 будет до тех пор пока существует ток разр да конденсатора 12,

При уменьшении тока разр да конденсатора 12 до величины, меньшей чувствительности компаратора 13, ключ 11 размыкаетс , конденсатор 12 вновь начнет зар жатьс , напр жение на выходе компаратора 13 становитс  отрицательным и все описанные процессы повтор ютс . Длительность выходных импульсов формировател  6 пропорциональна периоду следовани  его выходных сигналов.

В преобразователе применен ациклический режим работы генератора пилообразного напр жени , что повьша- ет быстродействие преобразовател .

Фиг.1

. ч.,м,

)

Ьо CV-CD12

I /4|хГ

1/1 III

L.iUnnV i Ir LL..JJ

r-Khf

J b I

и

гг

I /4|хГ

1/1

L.iU

nnV Ir LL.

r-Khf

J b I

и

iix

и

и

и

и

и.

Редактор Л. Авраменко

Составитель А. Смирнов

Техред 3.Палий- Корректор С, Шекмар

650/60Тираж 818 Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ПИП Патент, г..Ужгород, ул. Проектна ,4

ФиеЛ

Claims (2)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, содержащий генератор пилообразного напряжения, подключенный к одним входам первого и второго компараторов, выходы которых подключены к элементу ИЛИ, другой вход первого компаратора является входом преобразователя, триггер, выход которого подключен к индикатору знака, источник тока, выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстро-, действия преобразователя, в него введены последовательно соединенные элемент И и формирователь импульсов, выход которого подключен к управляющему входу источника тока, входы элемента И соединены с выходами первого и второго компараторов, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к информационному и синхронизирующему входам триггера, а другой вход второго компаратора подключен к общей шине.

2. Преобразователь по п.1, о т- р личающийся тем, что формирователь импульсов содержит источник постоянного тока, выход которого подключен к одному входу ключа и через разделительный элемент к входу компаратора и одному выводу токоограничивающего элемента, выход компаратора подключен к одному входу элемента ИЛИ, другой вход которого является входом блока, выход элемента ИЛИ подключен к другому входу ключа, другому выводу токоограничивающего элемента и является выходом блока.

SU _а1,1211869