SU1529456A1 - Преобразователь напр жени в интервал времени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности преобразовател -достигаетс  введением источника тока, дополнительного интегратора, триггера, двух транзисторных ключей, делител  частоты, элемента И, одновибратора, что позвол ет получить дополнительную информацию о приращении напр жени  на интеграторе. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании точных и быстродействующих АЦП посто нного и переменного тока и в устройствах первичной обработки информации

Цель изобретени  - повышение точности преобразовател .

На фиг.1 приведена структурна  схема преобразовател ; на фиг о 2 -временные диаграммы, по сн ющие его работу .

Преобразователь содержит первый интегратор, выполненный на преобразователе 1 напр жени  в ток и конденсаторе 2, второй и третий интеграторы на конденсаторах 3, 4, три операционных усилител  5-7, четыре ключа 8-11, два транзисторных ключа 12 и 3, два источника опорного тока 14, 15, генератор 16 тактовых импульсов, делитель 17 частоты, два триггера 18 и 19, элемент И 20, одновибр тор 21 и токоог- раничивающий элемент, выполненный на диоде 22.

Преобразователь работает следующим образом

К моменту начала очередного цикла конденсаторы 2 и 4 разр жены, конденсатор 3 зар жен до некоторого напр жени  за предыдущий цикл (фиг.З,В), ключи 8, 10, 11 разомкнуты, ключ 9 замкнут, триггер 18 находитс  в нулевом состо нии.

Цикл работы начинаетс  в момент t,, с приходом импульса Тд с делител  17. Импульс TO с инверсного выхода размыкает ключ 9, а импульс TO с пр мого выхода делител  17 проходит через элемент И 20 и замыкает ключ 8, В результате происходит зар д конденсатора 2 входным током 1д , а конденсатор 3 разр жаетс  током 1,, от источника 14 опорного тока.

За интервал времени Т конденсатор 2 получит зар д, значение которого определ етс  выражением

(

сл

ел

ND

Х) 4

сл

с:

Q.

1,т,

k и/г

,

где 1 - напр жение на конденсаторе

2;

Uji - среднее значение входного

напр жени .

В течение интервала времени Т операционный усилитель 5 выполн ет роль компаратора. Как только конденсатор 3 разр дитс  до значени  U от компаратор сработает и подготовит триггер 18. Как только придет очег редной тактовый импульс f j., триггер 18 сработает о Это приведет к размыканию ключа 8 и запуску одновнбратора 21, Импульс с одновибратора 21 замыкает ключ 10„ В течение интервала времени от момента t срабатывани  компаратора до момента t прихода тактового импульса конденсатор получает паразитное приращение напр жени 

-It г. 01

Ci где (t - tj) .

В течение интервала времени t,, задаваемого одновибратором 21, ключ 10 остаетс  замкнутым. В результате замыкаетс  отрицательна  обратна  св зь через транзисторный ключ 13 и происходит перенесение остаточного паразитного зар да с конденсатора 3 на конденсатор 4, В результате конденсатор 3 разр дитс  до и ,„ , а коденсатор 4 - до напр жени 

ли.с, и .

Это выражение справедливо, так как разр д и зар д С вызываютс  одним и тем же током.

Таким образом, к моменту окончани  интервала времени преобразователь 0 будет находитьс  в следующем состо нии: конденсатор 2 зар жен до некоторого напр жени  (информативный зар д, который получил конденсатор 2, определ етс  выражением дл  Q i) ; конден- 45 сатор 3 разр жен, конденсатор 4 зар жен до напр жени  V

После окончани  интервала времени Тр ключ 9 замыкаетс  и тем самым 50 замыкаетс  петл  отрицательной обратной св зи операционного усилител  6,

Конденсатор 2 за счет действи  ООС будет разр жатьс  до нул  (фиг,3,А), а конденсатор 3 будет зар жатьс  этим же током. Очевидно, что зар д Q, получаемый конденсатором 3, будет равен Q а .

Напр жение на конденсаторе редел етс  выражением

т„ и.

и.

LO и, С

В течение следующего цикла Т„ конденсатор 3 разр жаетс  опорным током 1 до исходного состо ни . Врем  разр да определ етс  выражением

ДТ

1 ftifx

k UK т.

0(

Этот интервал времени, пропорциональный входному напр жению, подает- с  на первый выход и далее может использоватьс  дл  определени  старших разр дов при измерении

Одновременно с окончанием Т взводитс  триггер 19 и зам 1каетс  ключ 11. Происходит разр д конденсатора 4 опорным током Ijjj до нул . На выходе триггера 19 формируетс  второй выходной интервал времени

и. лт

etflf J

или

4

Г

оа

4Т

бык

ли„ Сз

-01

Интервал времени 4Tjj, несет информацию о паразитном приращении напр жени  на конденсаторе 3,,

Дополнительный выходной интервал ЛТд,к может быть использован дл  уточнени  младших разр дов соответствующего АЦП.

Существенньм достоинством предлагаемого преобразовател   вл етс  то, что он позвол ет быз снижени  быстродействи  дополнительно получить информацию о паразитном приращении напр жени  на интегрирующем конденсаторе , а это дает возможность учесть вызванную этим  влением погрешность преобразовани  (измерени ) и использовать эту информацию при работе пре- (образовател  в составе АЦП дл  уточ- Iнени  младших разр дов выходного кода ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь напр жени  в ин- тepвaлv времени, содержащий первый интегратор, вход которого  вл етс  входной шиной, второй интегратор,выполненный на первом конденсаторе, первый вход которого соединен с вы51

   ходом первого ключа, информационный вход которого подключен к выходу пер вого источника опорного тока, генератор тактовых импульсоЕ, выход кото рого соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилител , отличающий- с   тем, что, с целью повышени  точ ности преобразовател , в-него введены делитель частоты, одновибратор, второй триггер, третий интегратор, выполненный на втором конденсаторе, второй и третий операционные усилители , второй, третий и четвертый клю чи, второй источник опорного тока, первый и второй транзисторные ключи, токоограничивающий элемент, выполненный на диоде, и элемент И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, пр мой выход которого через одновибратор соединен с управл ющим входом второго ключа, информационный вход которого подключен к выходу первого операционного усилител , а выход - к базе первого транзисторного ключа, эмиттер которого объединен с инвертирую(цим входом первого операционного усилител  и подключен к выходу первого ключа , а коллектор объединен с катодом диода, инвертирующим входом второго операционного усилител , первым выводом второго конденсатора и подключен к выходу третьего ключа, информационный вход которого соединен с выходом второго источника опорного тока, а управл юо1ий вход - с выходом

   294566

   второго триггера, первый вход которого объединен с анодом диода и подключен к выходу второго операционного усилител , второй вход второго триггера соединен с пр мым выходом делител  частоты и объединен с вто- jjbiM входом элемента И, выход которого подключен к управл ющему входу вого ключа И  вл етс  первой выходной шиной, второй выходной шиной  вл етс  выход второго триггера, а вход делител  частоты соединен с выходом генератора тактовых импульсов, инверс- (5 ный выход - с управл ющим входом четвертого ключа, информационный вход

   которого подключен к выходу третьего операционного усилител , а выход - к базе транзисторного ключа, эмиттер 20 которого объединен с инвертирующим входом третьего операционного усилител  и подключен к первому выходу первого интегратора, второй выход которого соединен с неинвертирующим

   25 входом третьего операционного усилител  и  вл етс  шиной первого опорного напр жени , коллектор второго транзисторного ключа соединен с первым выводом первого конденсато- 30 ра и объединен с инвертирующим входом первого операционного усилител , неинвертирующий вход которого  вл етс  шиной второго опорного напр жени  и подключен к второму выводу перic вого конденсатора, а неинвертирующий вход второго операционного усилител  объединен с вторым выводом

   второго конденсатора и  вл етс  общей шиной.

   6i

   « лг

   OiTt

   u

   бых1 0

   if

   Jjlljl|lil|iil illlHIHHHHM,