SU1451863A1 - Преобразователь ток-частота с импульсной обратной св зью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и монет быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники дл  аналого-цифрового преобразовани  информации. Решаетс  задача повышени  точности преобразовани  информации. Преобразователь содержит источник входного тока, интегратор., формирователь импульсов бипол рного эталонного тока на ключах, источнике эталонного тока, интегрирующий усилитель-сумматор, включающий операционный усилитель, резистор, конденсатор, компаратор, генератор тактовых импульсов, триггер , элементы И формировани  выходных импульсов. В устройстве достигнуто автоматическое уравновешивание зар да интегратора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с «б

Description

4 СЛ

СХ)

о

САЭ

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

Целью изобретени   вл етс  повы- гаение точности.

На фиг.1 представлена функциональна  схема описываемого преобразо вател ; на фит.2 - временные диа- гарммы.

Преобразователь ток - частота с импульсной обратной св зью содержит источник 1 входного тока, интегратор 2, мостовой коммутатор на ключах 3 - 6, источник 7 эталонного тока, интег риругадий усилитель-сумматор 8, содержащий операционный усилитель 9, резистор конденсатор 11, компара- тор 12,.генератора 13 тактовых им-, пульсов, триггер 14, элементы И 15 16 формировани  выходных импульсов. Совокупность элементов 3-7 представл ет собой формирователь им- пульсов бипол рного эталонного тока. Последний совместно с элементами 13 и 14 представл ет соболи формирва- тель нормированных импульсов обратной св зи,

На фиг.2 обозначены: а -г импульсы тактовой частоты fy генератора 13; б - входное напр жение U,, интегратора 2 в области малых входных токов; в, к - импульсы UK,, на выходе компаратора 12; г, л - импульсы на выходе триггера 14; д, м - им-, пульсы Ig эталонного тока формировател ; е, н - импульсы первом выходе преобразовател ; ж, о - импульсы f, на втором выходе преобразовател ; 3 - выходное напр жение и интегратора в области входных токов, близких к -максимальному; и - выходное напр жение U. интегри- руюр5его усилител -сумматора 8.

Диаграммы б - ж иллюстрируют процесс преобразовани  положительног го входного тока 1 , а диаграммы з - о - отрицательного входного тока Tg -5/7 1,

Преобразователь работает следующим образом.

При входном токе, равном нулю, интегратор 2 зар жаетс  и разр жа- етс  равным числом положительных и отрицательных импульсов эталонного тока формировател  3-7 длительностью , равной или кратной Т . При

этом триггер 14 фактически работает в режиме делител  частоты на 2. Управл ющие входы ключей 3, 6 подключаютс  к одному выходу триггера, а ключей 4, 5 - к другому выходу триггера 14 (например, при выполнении ключевого модул тора 3 - 6 нл микросхеме К-МОП ключей 590 КН 5, включение которых происходит при наличии логического О на управл ющем входе, входы ключей 3, 6 подключаютс  к инверсному выходу триггера 14, а ключей 4, 5 - к пр мому выходу триггера При «нулевом входном токе частоты на первом и втором выходах преобразовател  максимальны и близки к величине . Выходы преобразовател  подклю- чаютс  к входам реверсивного счетчика , на выходах которого будет зафиксирован нулевоу код. При по влении входного тока его величина будет скомпенсирован неравным числом положительных и отрицательных импуЛь- сов эталонного тока формировател . Например, положительный входной ток будет скомпенсирован совокупностью эталонного тока, в которой число импульсов отрицательной пол рности превышает, число импульсов положительной пол рности, причем их разность пр мо пропорциональна величтше входного тока (фиг. 2 б- - ж) . При. этом число импульсов по первому выходу преобразовател  меньше f-r/2 . а число импульсов по второму выходу больше величины . По мере увеличени  входного тока и приближени  его к величине. 1. источника 7 частота по одному выходу будет приближатьс  к f, а по другому - к нулю (фиг. 4 3 - о). Описанна  особенность преобразовател  соответствует структуре и соотношению входных - выходных сигналов дельта - сигма-йодул тора.

Введенный интегрируюс;ий усилитель- сумматор 8, входы которого подключены к выводам интегратора 2, непрерывно чувствует наличие посто нной состав- л кидей части пилообразного напр жени  на выводах интегратора 2 и автоматически сводит ее к нулю путем выработки корректирующего напр жени  на выводах конденсатора 11, прикладываемого к входам компаратора 12 в качестве порогового напр жени  (фиг.2, эу и). Усилитель 8 включен в контур импульсной отрицательной обратной св зи интегратор - компаратор - триг 14

ilep - формировАтель импульсов эталонного тока и  вл етс  узлом, принудительно раздел ющим напр жение между входами компаратора 12 на переменную и посто нную составл ющие части. Переменное напр жение пилообразной формы, не содержащее посто нной сос- тавл юр1ей, вьщел етс  на выводах интегратора 2, а посто нное напр жение - на выводах конденсатора 11, При замкнутой цепи обратной св зи ее устойчивость достигаетс  именно при таком разделении переменной и посто нной составл к цих напр жени  на входе устройства сравнени , поскольку средний ток через резистор 10, пропорциональный среднему напр жению на выводах интегратора 2, вызывает

15 импульсов, пр мой выход соединен с упра1Йт ющим входом мостового комму тора и первым входом первого элемента И, второй вход которого объе динен с первым входом второго эленакопление напр жени  на выводах кон-30 мента И и подключен к выходу генеденсатора 11, которое в свою очередь сдвигает во времени моменты срабатывани  компаратора 12, триггера 14. и формировател  в таком направлении, что среднее напр жение интегратора будет уменьшатьс . При отсутствии интегрирующего усилител -сумматора 8 сумма посто нной и переменной составл ющих напр жени  методу входами компаратора 12 целиком будет выделена на выводах интегратора 2, При наличии интегрирующего усилител -сумматора 8 в процессе уравновешивани  исключаетс  накопление посто нной составл ющей напр жени  интегратора, что приводит к исключению вли ни  сопротивлени  утечки интегратора,

Ф.ормула изобретени 

1, Преобразователь ток - частота с импульсной обратной св зью, со- .держащий источник входного тока, выходы которого объединены с соответствующими выводами интегрирующего элемента, выполненного на конденсаторе , с соответствукщими выходами формировател  импульсов бипол рного

ратора тактовых импульсов, а второй вход второго элемента И соедин с инверсным выходом П-триггера, вы ходы первого и второго элементов И

25  вл ютс  соответственно.первой и второй выходными шинами, о.т л и - чающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введен интегрирующий усилитель-сумматор,

30 первый и второй входы которого соединены с соответствующими выводами конденсатора, а выход подключен к второму входу компаратора

35 2, Преобразователь по.п.1, о т - личающийс  тем, что..интегрирующий усилитель-сумматор выполнен на операционном усилителе, конденсаторе и р.езисторе, первый

40 вывод которого  вл етс  первым входом блока, второй вывод объединен с первым выводом конденсатора и подкл чен к инвертирующему входу операционного усилител , неинвертирующий

45 вход которого  вл етс  вторым входо блока, а выход операционного усилител  соединен с вторым выводом кон- енсатора и  вл етс  выходом блока.

34

эталонного тока, выполненного на мостовом комтчутаторе и источнике эталонного тока, включенном в первую диагональ мостового коммутатора, втора  диагональ которого  вл етс  соответствующими выходами формировател  импульсов бипол рного эталонного тока, компаратор, первый вход

которого соединен с первой вершиной второй диагонали мостового коммутатора , а вход соединен с D-входом Р-триггера, С-вход которого подключен к выходу генератора тактовых

импульсов, пр мой выход соединен с упра1Йт ющим входом мостового коммутатора и первым входом первого элемента И, второй вход которого объединен с первым входом второго элемента И и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а второй вход второго элемента И соединен с инверсным выходом П-триггера, выходы первого и второго элементов И

 вл ютс  соответственно.первой и второй выходными шинами, о.т л и - чающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введен интегрирующий усилитель-сумматор,

первый и второй входы которого соединены с соответствующими выводами конденсатора, а выход подключен к второму входу компаратора

2, Преобразователь по.п.1, о т - личающийс  тем, что..интегрирующий усилитель-сумматор выполнен на операционном усилителе, конденсаторе и р.езисторе, первый

вывод которого  вл етс  первым входом блока, второй вывод объединен с первым выводом конденсатора и подключен к инвертирующему входу операционного усилител , неинвертирующий

вход которого  вл етс  вторым входом блока, а выход операционного усилител  соединен с вторым выводом кон- енсатора и  вл етс  выходом блока.

Claims (2)

1. Формула изобретения . 40

   1, Преобразователь ток - частота с импульсной обратной связью, со. держащий источник входного тока, выходы которого объединены с соответствующими выводами интегрирующего элемента, выполненного на конденсаторе, с соответствующими выходами формирователя импульсов биполярного эталонного тока, выполненного на мостовом коммутаторе и источнике эталонного тока, включенном в первую диагональ мостового коммутатора, вторая диагональ которого является соответствующими выходами формирователя импульсов биполярного эталонного тока, компаратор, первый вход которого соединен с первой вершиной второй диагонали мостового коммутатора, а вход соединен с D-входом D-триггера, С-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, прямой выход соединен с управляющим входом мостового коммутатора и первым входом первого элемента И, второй вход которого объединен с первым входом второго элемента И и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а второй -вход второго элемента И соединен с инверсным выходом D-триггера, выходы первого и второго элементов И являются соответственно.первой и второй выходными шинами, о.т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен интегрирующий усилитель-сумматор, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выводами конденсатора, а выход подключен к второму входу компаратора
2. 2. Преобразователь по.п.1, о т личающийся тем, что.интегрирующий усилитель-сумматор выполнен на операционном усилителе, конденсаторе и р.езисторе, первый вывод которого является первым входом блока, второй вывод объединен с первым выводом конденсатора и подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является вторым входом блока, а выход операционного усилителя соединен с вторым выводом конденсатора и является выходом блока.

   фиг / ·<$·

   Vh) в Утр г 1эт д

   18ых

   Лых ж

   (u..mn п-П-опл π. π , γίγς^ δ&

   Vi

   И

   V™

   -Д-п.^_л.л„а_п-п__П-Д-П-Л-Л__а_л^

   П.. η П Л. П....Л.. П ...Л... ЛД П . П П_ П„..Ш1-ЛУтр

   А

   Тэт : К

   I i ^Н ' 18ых

   О “31

   II

   ЗЕ^ uzzzzxiz?

   ПП .ПППЛПП-ПППППП_ППЛПЛЛ ЛПППЛПИ П П -..... п -Л-*

   Фиб.2