SU1277400A1 - Бипол рный преобразователь ток-частота - Google Patents

Abstract

, Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычис .лительной техники дл  аналого-цифрового преобразовани  информации. Цель ;изобретени  - повышение точности преобразовани  и упрощение устройства . Цель достигаетс  за счет того, что в бипол рный преобразователь .ток - частота, содержащий формирователь бипол рного эталонного сигнала, вьтолненный на кольцевом модул торе, источники эталонного и входного тог ков, интегрирующий элемент, компаратор , первый триггер, элементь И и генератор тактовых импульсов, введены второй, третий и четвертый триггеры и два элемента И-НЕ. КЬмпаратор выполнен на дефференциальНом Усилителе , а кольцевой модул тор - на . ключах. 1 з.п. ф-лы, 2 йп. (П

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники дл  анало1о-цифрового преобразовани  информации.

Цель изобретени  - повьшение точности преобразовани  и упрощение устройства .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема преобразовател  токчастота; на фиг. 2 - временные диаграммы о

Устройство содержит формирователь 1 бипол рного эталонного сигнала, кольцевой модул тор 2, источник 3 эталонного тока, интегрирующий элемент 4, компаратор 5, источник 6 входного тока, первый, второйj третий и четвертый триггеры 7-10 соответственно , генератор 11 тактовых импульсов (ГТИ), первый 12 и второй 13 элементы И, первый 1А и второй 15 элементы И-НЕ, ключи Триггеры 7-10 включены по схеме четырехразр дного сдвигающего регистра.

На временных диаграммах (фиг, 2) дл  разных величин и преобразуемого сигнала показаны следующие сигналы:

20- импульсы тактовой частота f;

21- пилообразное напр жение на элементе 4; 22 - нг-тульсы на пр мом выходе первого триггера 7; 23 - импульсы на пр мом выходе второго триггера 8; 24 - импульсы на пр мом выходе третьего триггера 9| 25 - импульсы на пр мом выходе четвертого триггера 10; 26 - выходные импульсы преобразовател  ГБ.

Преобразование входного бипол рного тока в выходную частоту основано на принципе сравнени  интегралов от входного и зталонного токов. Зар д интегрирующего элемента 4 происходит под действием тока, определ емого алгебраической суммой I(jj(t) .источника 6 входного тока и 1-,. (t) формировател  1 бипол рного эталонного сигнала.

Предположим, что .в момент включени  преобразовател  напр жение на интегрирующем элементе -4 равно нулю, а первый триггер 7 находитс  в состо нии , когда на его пр мом выходе присутствует 1, на инверсном - О Логика рабрты модул тора 2. формировател  1 организована так, что при этом ключи 1 С и 19 выключены, а 17 и 18 - включены. При этом ток , источника 3 эталонного тока протекает через ключ 7, эламеит 4, ключ 18. Интегрирующий элемент зар жаетс  в Направлении, при котором напр жение

между инвертирующим и неинвёртуфугощим входами компаратора 5 положительно . Это приводит к току, что выходной сигнал компаратора 3 принимает значение О. По приходу отрицательного фронта тактового .импульса ГТИ 11 первый триггер 7 изменит свое состо ние, при этом на его пр мом выходе будет присутствовать О, на инверсном - 1. Модул тор 2 так5 же мен ет свое состо ние., и ключи 17 и 18 выключаютс , а ключи 16 и 9 включаютс . Маправлепие зар да интегрирующего элемента 4 измен етс  на противоположное.. Необходимым услови0 ем переключени  первого триггера 7 и вследствие этого модул тора 2  вл етс  изменение пол рности напр жени  на элементе 4 и вследствие этого изменение состо ни компаратора 5.

Достаточным условием переключени  первого триггера 7 и,модул тора 2  вл етс  приход на вход триггера 7 отрицательного тактового импульса генератора 1. Первый триг0 pgp 7 работает в режиме, аналогичном счетному, т.е. его переключение осуществл етс  по отрицательному фронту тактового импульса при условии, что сигнал на его первом входе совпадает

5 с сигналом па его инверсном выходе.

Интегрирующий элемент 4, формирователь 1 бипол рно-:о эталонного сигнала , компаратор 5 и лервьш триггер 7 образуют след щу.ю упраилзлощую спсгему с замкнутой пэтлей импульсной

обратной св зи. В этой системе происход т автокрлебами  с частотой, кратной тактовой f , При входном токе , равном нулю, час1ота автоколебаНИИ равна f..p/2, а скважность ш-шульсов на выходе первого триггера равна 2. При входном токе, отличном от

нул , ток I|,(,t) прослеживаетс  при помощи квантованного сигнала в цепи

обратной,св зи. Двоична  последовательность на первого триггера 7 модулируетс  по закону двухпол рной ииротно-импульсной модул ции п однозначно отображает входной ток

I,,(t).

Claims (2)

1. Среднее зиачепке входного тока ljj(t) равно среднему значению бипол рного эталонного тока ) за 3 много периодов 1 тактовой частоты генератора 11. При этом среднее зна чение алгебраической суммы токов Igj(t) и I,(t), протекающих через интегрирующий элемент 4 за много пе риодов Т, равно нулю. Таким образом , выход первого триггера 7  вл е с  выходом преобразовател  ток - вр менной интервал. Преобразователь ра ботает в диапазоне входных токов, непревьшшющих значение эталонного т ка источника 6, т.е. /I(t}/ 1, при этом вьщеление импульсов выходной частоты Г„,,„ осуществл етс  при вы.х помощи четырехразр дного сдвигающего регистра на триггерах 7-10, первого 12 и второго 13 элементов И, первого 14 и второго 15 элементов И-НЕ и генератора 11. Двоична  последовательность на в ходе первого триггера 7 по каждому отридательному фронту импульса тактовой частоты переписываетс  поочередно во второй 8, третий 9 и четвертый 10 триггеры сдвигающего регистра . Импульсы выходной частоты преобразовател  выдел ютс  путем стробировани  на первом элементе И 1 2 импульсов тактовой частоты f с импульсами с пр мых выходов пе вого 7 и второго 8 триггеров дл  входного тока одной пол рности и с импульсами с инверсных выходов первого 7 и второго 8 триггеров на вто ром элементе И 13 дл  входного тока другой пол рности. Вьщел ютс  импульсы с выходов первого триггера, имеющие длительность более или равно 2 Т. Стробирование первого 12 и второго 13 элементов И по четвертым входам с выходов второго 15 и перво го 14 элементов И-НЕ соответственно необходимо при применении компарато ра, имеющего гистерезис входной характеристики . Этим исключаетс  по в , ление выходных импульсов по двум вы ходам f gjj, и ,j дл  малых входных токов на уровне /I g (t )/:0,1 . 1 В общем виде выходна  частота предлагаемого преобразовател  определ е с  соотношением / lexlt) -f. ъ) - . 1, Выходные импульсы преобразовател  вл ютс  частью импульсов тактовой частоты. На фиг. 2 временные, диаграммь ил люстрируют процесс выделени  выход00 ной частоты f ,.. дл  I,. (t) 1/4.1 nbl XDA и.входных импульсов f при токе Ig(t) -3/4-1,,.. Таким образом, в предлагаемом преобразователе входной ток одной пол рности определ етс  числом импульсов в единицу времени по одному частотному выходу преобразовател , а входной ток другой пол рности - числом импульсов в единицы времени по второму частотному выходу преобразовател . Повышение точности преобразовател  достигнуто благодар  применению компаратора с дифференциальными входами . Выполнение ключей на К-МОП ключах позвол ет практически исключить погрешность преобразовател , вызываемую токами утечки ключей в закрытом состо нии. Работа предлагаемого преобразовател  не зависит от длительности импульсов тактовой частоты. Погрешность коэффициента передачи преобразовател  определ етс  погрешностью работы источника эталонного тока и тактового генератора. Дифференциальное включение входов компаратора и структура предлагаемого преобразовател  позвол ют в целом упростить источник питани  преобразовател  путем использовани  общего источника напр жени  питани  дл  компаратора и источника эталонного тока. Общий источник питани  может быть использован и в многоканальном исполнении преобразовател . При применении в преобразователе триггеров, работающих по переднему фронту, дл  исключени  ложных выходных импульсов подачу имп.ульсов тактовой частоты на С-входы триггеров необходимо проводить с инверсного выхода ГТИ. Формула изобретени  1. Бипол рный преобразователь токчастота , содержащий формирователь бипол рного эталонного сигнала, вы- . полненный на кольцевом модул торе, в первую диагональ которого включен источник эталонного тока, а первый вывод второй диагонали соединен с первым выходом источника входного тока, первым выводом интегрирующего элемента и первым входом компаратора , второй вход которого соединен с вторым выводом интегрирующего элемента и вторьгм выходом источника входного тока, а выход компаратора

   соединен с первым входом первого триггера, пр мой выход которого соединен с управл ющим входом формировател  бипол рного эталонного сигнала и первым входом первого элемента И, второй вход которого объединен с первым t входом второго элемента Ии подключен к выходу гейератора тактовых импульсов, второй вход второго элемента И соединен с инверсным выходом первого триггера, о тличр .ющийс  тем, что, с целью повьшени  точности преобразовани  и упрощени  устройства, в него введены два элемента И-НЕ, второй, третий, четвертый триггеры, причем первый вход второго триггера соединен с пр мым выходом первого триггера , выход - с третьим входом первого элемента И и первым входом третьего триггера, пр мой выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и первым входом четвертого триггера, пр мой выход которого соединенс вторым входом

   774006

   первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, четвертый вход которого подключен к инверсному выходу

   второго триггера, а инверсный выход третьего триггера соедийен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к инверсному выходу четвертого триггера, а выtO ход - к четвертому входу первого элемента И, вторые входы триггеров подключены к выходу генератора тактовых импульсов, при этом второй вывод второй диагонали кольцевого модул тора

   f5 формировател  бипол рного эталонного сигнала соединен с вторым выходом источника входного сигнала.
2. 2. Преобразователь по п.1, о тличающийс  тем, что в нем

   20 компаратор выполнен на дифференциальном усилителе, а кольцевой модул тор выполнен на ключах, управл ющие входы которых объединены с управл ющим входом формировател  бипол р25 ного эталонного сигнала.

   I т 7%.Й

   I I I I 1

   г ппппппдг|ппппппппппппппппппппп

   ппрпппппп

   rn I-I П I-I П I-I n,

   hLCZLTn П n n Q-EILI i

   r-i i-i П r-I ГП П m rnjiLJiiu/

   na

   nri rinnnnri пппшюШШШШ-ПЖШ

   V-V

   I-I П П

   n t

   DD

   (ffc/ff2