SU1675910A1

SU1675910A1 - Функциональный преобразователь

Info

Publication number: SU1675910A1
Application number: SU894647993A
Authority: SU
Inventors: Игорь Юрьевич Сергеев
Original assignee: Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1991-09-07

Abstract

Изобретение относитс к области информационно-измерительной техники и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Целью изобретени вл етс расширение области применени . Функциональный преобразователь содержит N аппроксимирующих чеек 1, в состав которых вход т конденсаторы 4, 9, ключи 3, 5-8 и компаратор 2; интегратор, блок выборки-хранени , блок синхронизации 23. формирователь импульсов 39 и блок модул ции, построенный на компараторе 20, конденсаторах 16 и 22, ключах и интеграторе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. Приоритет по пунктам: 07.02.89 по пп. 1, 2; 30.03.89 по п. 3.

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем.

Целью изобретения является расширение области применения,

На чертеже- приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Функциональный преобразователь содержит N аппроксимирующих ячеек 1, каждая из которых состоит из компаратора 2 напряжений, ключа 3, запоминающего конденсатора 4, ключей 5-8 и запоминающего конденсатора 9, ключ 10, интегратор на операционном усилителе 11 и конденсаторе 12, ключи 13-15, запоминающий конденсатор 16, ключи 17-19, компаратор 20, ключ 21, конденсатор 22, блок 23 синхронизации, делитель 24 напряжения, ключи 25-27, операционный усилитель 28, запоминающий конденсатор 29, ключи 30-32, запоминающий конденсатор 33, блок выборки-хранения на повторителе 34 напряжения, конденсаторе 35 и ключе 36, ключ 37, конденсатор 38 и формирователь 39 импульсов. Примером построения блока 23 синхронизации может служить совокупноегь включенных последовательно генератора 40 тактовых импульсов, счетчика 41 импульсов и дешифратора 42, выходы которого подключены к выходам блока синхронизации, элементы с '15 по 22 и с 26 по 30 образуют блок модуляции.

Управляющие входы ключей 15,4 7, 19 и 30 объединены и образуют первый управляющий вход блока модуляции, а управляющие входы 18, 25 и 27 ключей - второй.

Блок 23 формирует три последовательности неперекрыяающихся сдвинутых во времени импульсов Ф1, Ф2 и ФЗ. При поступлении этих импульсов не входы управления соответствующих ключей последние замыкаются. Входное напряжение Щх поступает на формирователь 39. Частота входного напряжения значительно ниже частоты следования импульсов Φ'ί. Ф2 и ФЗ. Формирователь 39 формирует е дин раз за период следования напряжения Ubx три импульса, засинхронизирозалных последовательностями импульсов Ф1, Ф2 и ФЗ таким образом, что импульс на управляющий вход ключа 14 приходит во время действия импульса Ф1, на ключ 36 - во время действия Ф2, я а ключ 37 во время ФЗ. Входное напряжение U_BX поступает также на блок 23 управляя при необходимости частотой генератора 40 таким образом, чтобы частота генератора 40 была кратной (то есть превы шала в заданное число раз) частоте входного напряжения U_BX.

При поступлении импульса последовательности Ф1 на ключ 30 конденсатора 29 разряжается (через ключ 30), а конденсатор 16 заряжается (через ключи 15 и 17) до напряжения, равного мгновенному значению напряжения U_Bx(t) во время действия импульса Ф1, Если в это время напряхкение Ubx > 0, то компаратор 20 открывает ключ .21 и конденсатор 22 тоже заряжается до того же напряжения, что и конденсатор 16. Емкость конденсатора 22 выбирается в два раза большей емкости конденсатора 16. В момент прихода следующего за рассмотрением импульса Ф1 импульса Ф2 конденсатор 16 (через ключи 18 и 27) и конденсатор 22 (через ключи 26 и 21) разряжаются на вход интегратора. Заряды с конденсаторов 16 и 22 переходят на конденсатор 29. На выходе операционного усилителя 28 получают импульсы напряжения, амплитуда которых равна абсолютной величине мгновенных значений входного напряжения U_Bx(t). То есть описанная часть схемы выполняет две функции - дискретизацию и выпрямление входного напряжения U_BX(t). Напряжение с выходе операционного усилителя 28 поступает на ключи 10 и 31 и на вторые входы ячеек 1.

При поступлении импульса ФЗ на ключ 31 конденсатор 33 заряжается до напряжения, равного напряжению на выходе операционного усилителя 28, а затем, при приходе импульса Ф1 на ключ 32, разряжается на вход интегратора, образованного операционным усилителем 11 и включенным в цепь его обратной связи конденсатором 12.

Заряд с конденсатора 33 переходит таким образом на конденсатор 12.

В это время импульс ФЗ открывает ключ

10. Выходное напряжение операционного усилителя 28 поступает на конденсатор 9 в ячейках 1. Это же напряжение приложено к вторым входам ячеек 1, к первым входам которых приложено напряжение смещения. В тех ячейках 1, в которых рассматриваемый момент, времени напряжение на втором входе превышает напряжение смещения, компаратор 2 открывает ключи 7 и 8, в результате чего конденсатор 9 во время действия импульса ФЗ заряжается (через ключ 10 и ключ 7) до напряжения равного выходному напряжению операционного усилителя 28, а затем, при поступлении импульса Ф1, разряжается (через ключ 7 и ключ 13) на вход интегратора (операционный усилитель 11 и конденсатор 12), передавая свой заряд конденсатору 12. Конденсатор 4, заряженный (через ключи 3 и 5) во время действия импульса ФЗ до напряжения, равного напряжению смещения, приложенному к первому входу функционального узла Г, разряжается во время действия импульса Ф1 (через ключи 6 и 25 и транзистор 8) на вход интегратора (операционный усилитель 11 и конденсатор 12), передавая свой заряд конденсатору 12.

В тех ячейках 1, в которых в рассматриваемый момент времени напряжение на втором входе не достигло значения напряжения смещения, приложенного к первому входу, ключи 7 и 8 оказываются закрытыми, конденсатор 9 не заряжается и никакой передачи зарядов от конденсаторов 4 и 9 конденсатору 12 не происходит.

Если емкости конденсаторов 4 и 9 равны между собой, то очевидно, что суммарный заряд, передаваемый от этих конденсаторов из i-й ячейки конденсатору 12, пропорционален разности мгновенного значения Ubx входного напряжения Uex(t) и напряжения смещения i-го функционального узла ,1. В результате суммарный заряд, передаваемый от конденсатора 33 и конденсаторов 4 и 9 всех ячеек 1 конденсатору 12, оказывается нелинейно зависимым от входного напряжения U_Bx(x), соотношение между напряжениями на выходе делителя 24 напряжения, служащим напряжениями смещения для функциональных узлов 1, выбирается таким, чтобы с ростом напряжения на выходе операционного усилителя 28 все большее число функциональных узлов 1 участвовало в формировании упомянутого выше заряда.

Эта линейная зависимость представляет собой кусочно-линейную кривую, точки излома которой определяются значениями напряжения смещения на первых входах ячеек 1, а наклоны линейных участков соотношением емкостей конденсатора 33 и конденсаторов 4 и 9 в ячейках 1. Поскольку каждый раз при приходе импульсов Ф1 на конденсаторе 12 передается заряд, прямо пропорциональный мгновенным значениям напряжения, полученного путем выпрямления и нелинейного преобразования входного напряжения U_Dx(t), то очевидно, что за один период напряжения Uex(x) суммарный заряд, переданный на конденсатор 12 от конденсаторов 4, 9 и 33, окажется прямо пропорциональным среднему значению напряжения, полученного путем нелинейного преобразования входного напряжения Ubx(x).

⁴ Выходное напряжение устройства в установившемся режиме

С 38 где Q = 1 - —·, С12, Сэе - емкости конденCl2 саторов 12 и 38. Выходное напряжение устройства прямо пропорционально среднему значению нелинейно преобразованного входного напряжения Uex(t).

Claims

10 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый ключ, второй ключ, интегратор и блок выборки^:хранения, выход которого 15 через последовательно соединенные третий и четвертый ключи подключен к входу интегратора, общий вывод первого и второго ключей подключен к первой обкладке первого запоминающего конденсатора, а общий 20 вывод третьего и четвертого ключей - к первой обкладке второго запоминающего конденсатора, вторые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала, фор25 мирователь импульсов, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно с управляющим входам третьего, четвертого ключей и блоку выборки-хранения, блок синхронизации, отл и30 чающийся тем, что, с целью расширения области применения в него введены пятый, шестой и седьмой ключи, блок модуляции.N аппроксимирующих ячеек, каждая из которых содержит компаратор напряже35 ния, первый и второй запоминающие конденсаторы, с первого по пятый ключи, причем в каждой аппроксимирующей ячейке первая обкладка первого запоминающего конденсатора подключена к общему 40 выводу первого и второго ключей, а вторая к общему выводу третьего и четвертого ключей, первая обкладка второго запоминающего конденсатора через пятый ключ и свободные выводы второго и третьего клю45 чей подключены к шине нулевого потенциала, а свободный вывод первого ключа подключен к первому входу компаратора, вторая обкладка второго запоминающего конденсатора и свободный вывод четвер50 того ключа подключены соответственно к первому и второму выходам аппроксимирующей ячейки, а первый и второй входы компаратора образуют соответственно первый и второй информационные входы аппроксимирующей ячейки, управляющие входы четвертого и пятого ключей подключены к выходу компаратора, управляющий вход второго ключа образует первый, а объединенные управляющие входы первого и третьего ключей - второй управляющие входы аппроксимирующей ячейки, причем выход блока модуляции через последовательно соединенные пятый и шестой ключи соединен с входом интегратора, общий вывод пятого и шестого ключей подключен к объединенным первым выходам N аппроксимирующих ячеек, вторые выходы которых объединены, через седьмой ключ соединены с выходом интегратора, вторые информационные входы N аппроксимирующих ячеек объединены и соединены со свободным выводом первого ключа и выходом блока модуляции, вход которого подключен к входу преобразователя, а первый и второй управляющие входы подключены соответственно к первому и второму выходам блока синхронизации, первые информационные входы аппроксимирующих ячеек соединены с N входами задания опорных напряжений, первые и вторые управляющие входы N аппроксимирующих ячеек подключены соответственно к первому и третьему выходам блока синхронизации, вход блока модуляции соединен с информационным входом блока модуляции и с тактовым входом блока синхронизации, входы синхронизации формирователя импульсов подключены к выходам блока синхронизации.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и чающий с я тем, что блок модуляции содержит интегратор со сбросом, компаратор, два конденсатора и с первого по седьмой ключи, вход компаратора подключен к объединенным выводам первого и второго ключей и к входу блока, свободный вывод первого ключа соединен с первой обкладкой первого 5 конденсатора и через третий ключ - с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка первого конденсатора подключена через четвертый ключ к входу интегратора, а через пятый ключ к шине нулевого потенциала, 10 первая обкладка второго конденсатора соединена со свободным выводом второго ключа и через шестой ключ с входом интегратора, вторая обкладка второго конденсатора соединена с шиной нулевого 15 потенциала через седьмой ключ, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, управляющие входы первого, второго и пятого ключей и вход сброса интегратора объединены и образуют первый 20 управляющий вход блока, управляющие входы третьего, четвертого и шестого ключей объединены и образуют второй управляющий вход блока.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2. о т л и25 чающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен блок деления напряжения, N выходов которого подключены к N входам задания опорных напряжений преобразователя, а выход преобразователя 30 соединен с входом блока деления напряжения.