SU1539674A1 - Цифровой измеритель отношений напр жений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к цифровой измерительной технике и может быть использовано в вычислительных преобразовател х информации. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, элемент И2, счетчик 3 импульсов, блок 5 управлени , стробируемый компаратор 6, генератор 7 пилообразного напр жени  /ГПН/, ключи 8 и 9, с помощью которых на один из входов компаратора 6 поочередно подключаетс  большее /V₁/ и меньшее /V₂/ входные напр жени , а на другой вход - измен ющеес  по экспоненциальному закону напр жение V_P с выхода ГПН 7. В моменты времени, соответствующие равенству напр жений V_P и V₁/V₂/, компаратор 6 срабатывает, а временной интервал между двум  его последовательными срабатывани ми, пропорциональный LNV₁/V₂, преобразуетс  в код, который снимаетс  со счетчика 3 и подаетс  на выход 4 устройства. Включение в состав устройства дополнительных узлов - второго ГПН 13, управл емого блоком 5 и св занного с источником третьего входного напр жени  V₃ и блока 15 преобразовани  мгновенного значени  напр жени  в код обеспечивает выполнение операции, результат которой, пропорциональный V₃ ^.V₂/V₁ в цифровой форме, снимаетс  с второго выхода 16 устройства. 2 ил.

Description

фиъ.1

Изобретение относитс  к циАровой измерительной технике и может быть использовано в цифровых преобразовател х информации.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечени  помимо измерени  отношени  напр жений в логарифмическом Масштабе измерени  отношени  напр жений в обычнрм масштабе , причем измерени  осуществл ютс  в циклическом режиме.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Пийюовой измеоитель отношений содержит генератор 1 опорной частоты , выход которого через элемент И 2 подключен к входу счетчика 3 импульсов , выход которого  вл етс  первым выходом 4 устройства, блок 5 управлени , первый вход которого подключен к выходу стробируемого компаратора 6, рервый выход - к первому входу,генератора 7 пилообразного (экспоненциального) напр жени , а второй и третий выходы соответственно - к управл ющим входам ключей 8 и 9, сигнальные входы которых соединены с клеммами 10 и 11 дл  подключени  источников первого (U) и второго (U7) входных напр жений соответственно , а выходы объединены и подключены к одному из входов стробируемого компаратора 6, другой вход которого подключен к выходу генератора 7 пилообразного напр жени , второй вход которого соединен с клеммой 12 дл  подключени  источника опорного напр жени  (U0), генератор 13 пилообразного (экспоненциального) напр жени , первый и второй входы которого подключены соответственно к второму выходу блока 5 управлени  и клемме 14 дл  подключени  источника третьего (U-) входного напр жени , выход - к первому входу блока 15 преобразовани  мгновенного значени  напр жени  в код, второй вход которого подключен к второму входу элемента И 2 и первому входу ключа 9 и к третьему выходу блока 5 управлени , первый выход - ко второму выходу 16 устройства, а второй выход - к второму входу блока 5 управлени , четвертьй выход которого соединен со стробирующим входом компаратора. Кроме того, блок 5 управлени  содержит первый триггер 17, первый вход (С) которого  вл етс  первым входом блока 5, первьй (Q) и второй (0)

выходы - вторым и третьим выходами блока 5 соответственно, второй триггер 18, первьй вход (S) которого  вл етс  установочным входом 19 Пуск устройства, а первьй и второй выхоДы - соответственно первым и четвертым выходами блока 5, элемент ИЛИ 20, первьй вход которого  вл етс  установочным входом 21 Сброс устройства , а второй вход - вторым входом

5 блока 5, а выход соединен с вторыми входами (R) триггеров 17 и 18.

Блок 5 преобразовани  мгновенного значени  напр жени  в код содержит элемент 22 выработки и хранени ,

0 первый выход которого соединен с первым входом блока 15, а выход через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 23 - с первым выходом блока 15, формирователь 24 импульса

5 Начало преобразовани , вход которого подключен к вторым входам блока 15 и элемента 22 выборки и хранени , а выход подключен к входу Запуск АЦП 23 и  вл етс  вторым

0 выходом блока 15.

Генераторы 7 и 13 пилообразного напр жени  содержат параллельно соединенные резистор и конденсатор, выводы которых объединены, причем пер5 вые подключены к общей шине, а вторые - через управл емый ключ к входу соответствующего генератора 7(13) и, кроме того,  вл ютс  его выходом, управл ющие входы ключей  вл ютс 

0 первыми входами генераторов 7, 13.

Устройство работает следующим образом ,

В исходное состо ние устройство приводитс  импульсом, подаваемым на

5 установочный вход 21 Сброс блока 5. Этот импульс, пройд  через элемент ИЛИ 20, устанавливает триггеры 17 и 18 в исходное положение О по входу R, при этом:

0 потенциал высокого уровн , соответствующего уровню 1 с первого выхода Q триггера 17 (фиг. 2з) устанавливает ключ 8 в замкнутое положение (на фиг. 2е условно показано затемс ненной полосой),при котором большее напр жение U, с клеммы 10 подаетс  на один из входов компаратора 6 (на фиг. 2е условно обозначено К8 (U,)); этот же потенциал удерживает в замкнутом положении ключ генератора 13 пилообразного напр жени  (ГПН), через который конденсатор RC-цепбчки указанного генератора зар жаетс  до величины напр жени  U, подаваемого на клемму 14 (фиг. 2к) ;

потенциал низкого уровн , соответствующего уровню О, с второго выхода Q триггера 17 (Лиг. 2ж)устанавли- вает ключ 9 в разомкнутое положение, при котором меньшее напр жение Иг оказываетс  отключенным от компаратора 6; этот же потенциал блокирует элемент И 2, установленный в цепи подачи импульсов опорной частоты генератора 1 на счетный вход счетчика 3;

потенциал 1 с первого выхода Q триггера 18 (фиг. 2г) устанавливает в замкнутое положение ключ ГПН 7, через который конденсатор RC-цепочки указанного генератора зар жаетс  до величины опорного напр жени  U0, подаваемого на клемму 12 (фиг. 2а) ;

потенциал О с второго выхода Q триггера 18 (фиг. 2в) подаетс  на стробирующий вход компаратора 6 и блокирует его, (т.е. не разрешает его работу в режиме сравнени  напр жений .

Сигнал Пуск, подаваемый на vc- тановочный вход 19 блока 5 (фиг. 26), устанавливает триггер 18 по входу S в положение 1, при этом потенциалом 1, снимаемым с единичного выхода триггера (фиг. 2в), он разблокируетс , а потенциалом О, снимаемым с нулевого выхода триггера 18 (фиг. 2г) ключ ГПН 7 размыкаетс , отключа  конденсатор RC-цепочки генератора 7 от источника опорного напр жени  10, конденсатор начинает разр жатьс , а на выходе ГПН 7 формируетс  экспоненциально спадающее напр жение U , подаваемое на другой вход компаратора 6 (фиг. 2а). В момент времени t15 соответствующий равенству напр жений на входах компаратора 6 (,, фиг. 2а) на его выходе формируетс  короткий импульс (Фиг. 2д), который перебрасывает триггер 17 в положение 1. Потенциал на первом выходе Q триггера 17 измен етс  до уровн  О (фиг. 2з), Ключ 8 размыкаетс , отключа  напр жение U. от компаратора 6, при этом потенциал на его единичном выходе измен етс  до уровн  1 (фиг. 2ж)

96746

и устанавливает ключ 9 в замкнутое положение (на фиг. 2е условно показано пустой полосой), при котором к компаратору 6 подключаетс  меньшее напр жение U2 с клеммы 1I (на фиг. 2е условно обозначено К9 (Ua)), Одновременно открываетс  элемент И2, и импульсы генератора 1 опорной ча- Ю стоты начинают заполн ть счетчик 3 (фиг. 2и).

В момент времени Ц, соответствующий равенству напр жений на входах компаратора 6 (.j, 2a), по5 следний вновь срабатывает, формиру  импульс (фиг. 2д), который возвращает триггер 17 блока 5 в исходное положение О. На первом выходе Q триггера 17 по вл етс  потенциал 1

0 (Фиг. 2з), а на втором выходе - потенциал О (фиг. 2ж), при этом ключ 8 устанавливаетс  в замкнутое положение (Фиг. 2е), подключа  к компара- тору 6 напр жение U1 с клеммы 10, а

5 ключ 9 - в разомкнутое положение, отключа  от него напр жение U. Потенциал 1 от второго входа элемента И2 в момент времени t снимаетс  (фиг. 2ж),и поступление импульсов

0 с выхода генератора 1 на счетчик 3 прекращаетс  (фиг. 2и). Число импульсов , зафиксированное в счетчике 3 за врем  , оказываетс  пропорциональным логарифму отношени 

r входных напр жений U, и U. При эт.ом соответствующий код счетчика подаетс  на выход 4 устройства, В момент времени t}, когда триггер 17 перебрасываетс  в положение 1 (фиг.2з),

0 одновременно с ключом 8 устанавливаетс  в разомкнутое положение и ключ ГПН 13, при этом конденсатор RC-цепочки генератора 13 отключаетс  от клеммы 14 источника напр жени 

5 U3 и начинает разр жатьс , а на выходе ГПН 13 формируетс  экспоненциально спадающее напр жение и (фиг. 2к), подаваемое на вход блока 15. Элемент 22 выборки и хранени  при потенциале

0 1 на втором входе (фиг. 2ж) работает в режиме Выборка (отслеживает напр жение Up).В момент времени t -3 триггер 17 возвращаетс  в положение О вторым импульсом компаратора 6,

5 потенциал на его втором выходе измен етс  до уровн  О (фиг. 2ж) и переводит элемент 22 выборки и хранени  в режим Хранение (фиксирует мгновенное значение Uxp напр жени  U P)

(фиг. 2к) . По перепаду потенциала из 1 в О на втором выходе триггера 17 запираетс  формирователь 24 и выдает с задержкой ta, равной апертур- ному времени элемента 22, импульс Начало преобразовани  (фиг. 2л), который запускает АЦП 23, который выдает на выход 16 устройства код, пропорциональный Uyp:

-atltt

(О

U,

где /Jt-ta-t,-t,ln -± ; .

Ј,, ,, - посто нные времени разр да RC-цепочек генераторов 7 и 13 соответственно. При И, гнз (1) получаем

п - НзУ

и,

(2)

Импульс с выхода формировател  24 кроме того, подаетс  на второй выход блока 15 и, пройд  далее через элемент ИЛИ 20 блока 5, возвращает триггер 18 в исходное положение О по входу R, при этом потенциал О с единичного выхода триггера (фиг.2в вновь блокирует компаратор 6, а потенциал 1 с его второго выхода (фиг. 2г) устанавливает ключ ГПН 7 в замкнутое положение, при котором конденсатор RC-цепочки генератора 7 начинает зар жатьс  до уровн  опорного напр жени  U0, напр жение Up на выходе ГПН 7 начинает возрастать по экспоненциальному закону (фиг. 2а), но, достигнув уровн  U,, не вызывает срабатывани  компаратора 6, т.к. он заблокирован, чем достигаетс  ис- ключение возможности ложного срабатывани  компаратора при возврате устройства в исходное состо ние.

Claims (3)

1. Цифровой измеритель отношений напр жений, содержащий генератор опорной частоты, выход которого че- рез элемент И подключен к входу счетчика импульсов, выход которого  вл етс  первым выходом цифрового измерител , и блок управлени , первый вход которого подключен к выходу компаратора, первьй выход - к пер- вому входу генератора пилообразного напр жени , а второй и третий выходы соответственно - к управл ющим входам первого и второго ключей, сиг5 0

5

0

5 30 35 40

45

Q -с

нальные входы которых соединены с клеммами дл  подключени  источников первого и второго входных напр жений соответственно, а выходы объединены и подключены к одному из входов компаратора, другой вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напр жени , второй вход которого соединен с клеммой дл  подключени  источника опорного напр жени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей цифрового измерител , в него введены второй генератор пилообразного .напр жени  и блок преобразовани  мгновенного значени  напр жени  в код, компаратор выполнен стробируемым, причем первый и второй входы второго генератора пилообразного напр жени  подключены соответственно к второму выходу блока управлени  и клемме дл  подключени  источника третьего входного напр жени , а выход - к первому входу блока преобразовани  мгновенного значени  напр жени  в код, второй вход которого подключен к второму входу элемента И и первому входу второго блока, первый выход - к второму выходу цифрового измерител , а второй выход - к второму входу блока управлени , четвертый выход которого соединен со стробирующим входом компаратора.

2.Измеритель по п. 1, отличающийс  тем, что блок управлени  содержит первый триггер, первьй вход которого соединен с входом элемента И, первьй вход которого  вл етс  первым входом блока, а первьй и второй выходы - к второму

и третьему выходам блока соответственно , второй триггер, первьй вход которого подключен к установочному входу Пуск цифрового измерител , а первьй выход - к первому выходу блока, второй - к второму входу элемента И, элемент ИЛИ, первьй и второй входы которого соединены соответственно с установочным входом Сброс цифрового измерител  и вторым входом блока, а выход - с вторыми входами пепвого и второго триггеров.

3.Измеритель по п. 1, отличающий с.  тем, что блок преобразовани  мгновенного значени  напр жени  в код содержит элемент выборки-хранени , вход которого подключен

к входу, а выход через зналого-цифровой преобразователь - к первому выходу блока, и формирователь импульса Начало преобразовани , вход которого подключен к второму входу элемента

выборки-хранени  и  вл етс  вторым входом блока, а выход - к входу запуска аналого-цифрового преобразовател  и  вл етс  вторым входом блока.