SU370722A1 - АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬт::;;;;:ч^^-:\пEHBAIiji'^ilA - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к цифровой технике и может быть использовано при электроизмерени х .

Известный аналого-цифровой преобразователь действующего значени  переменного напр жени , содержащий блок управлени , селектор периода, геператор образцовой частоты , управл емый делитель частоты, ключи, счетчик, в котором производитс  преобразование квадрата мгновенного значени  измер емого напр жени  в частоту и последующа  обработка ЧМ-сигнала, сложен и имеет невысокую точность.

В предлагаемом аналого-цифровом преобразователе упрощение устройства и повыщение точности преобразовани  достигаетс  тем, что он содержит реверсивный счетчик, триггер , переключатель и квадратичный преобразователь напр жени  в частоту следовани  импульсов, вход которого через переключатель соединен со входом всего устройства, а выход через первый ключ, управл емый селектором периода, подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход последнего соединен с выходом управл емого делител  частоты, а выход через триггер - с управл ющим входом второго ключа, через который выход генератора образцовой частоты подключен ко входу счетчика , и с управл ющим входом третьего ключа , через который выход квадратичного преобразовател  напр жени  в частоту следовани  импульсов подключен ко входу управл емого делител  частоты.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема квадратичного преобразовател  напр жени  в частоту (ПНЧ); на фиг. 3 - временные диаграммы, по сн ющие работу указанного

преобразовател .

Аналого-цифровой преобразователь действующего значени  переменного напр жени  содержит: переключатель /; селектор 2 периода входного сигнала; блок 3 управлени ;

квадратичный ПНЧ 4; первый ключ 5; второй ключ 6; третий ключ 7; четвертый ключ 8; счетчики 9, 10 цифрового управл емого делител  11 частоты с системой импульсно-потенциальных ключей; реверсивный счетчик 12;

счетчик 13 схему «ИЛИ 14 триггер /5; генератор 16 образцовой частоты. Вход квадратичного ПНЧ 4 через переключатель / соединен со входом всего устройства, а выход через первый ключ 5 управл емый селектором 2 периода входного сигнала, подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 12. Вычитающий вход этого счетчика соединен с выходом управл емого делител  // частоты, а выход - через триггер 15 с управл ющим входом второго ключа 6, через

который выход генератора 16 образцовой частоты подключен ко вхоДу счетчика 13, и с унравл ющим входом третьего ключа 7, через который выход квадратичного ПНЧ 4 подключен ко входу управл емого делител  11 частоты. Квадратичный ПНЧ 4 содержит (см. фиг. 2) дифференциальный усилитель 17 посто нного тока; блоки 18, 19 сравнени ; триггер 20; электронный переключатель 2/; интегрирующую цепь, состо щую из резистора 22 и конденсатора 23.

В случае, если выходной величиной ПНЧ 4 считать частоту выходных имлульсов, то функци  преобразовани  будет иметь вид:

f(t) SlUl-e(f),

где 5 - посто нный коэффициент, определ емый параметрами ПНЧ; С/о-посто нное образцовое напр жение;

e(t) - входное напр жение.

Пусть в некоторый момент времени i (см. фиг. 3) на вход ПНЧ 4 подано входное напр жение e(t) (на фиг. 3 оно представлено как посто нное, так как выходна  частота ПНЧ на несколько пор дков выще частоты входного сигнала и входное напр жение на прот жении нескольких периодов выходного напр жени  ПНЧ можно считать практически посто нным). Сигнал с выхода дифференциального усилител  17 посто нного тока вызывает срабатыва ие блока 19 сравнени , который через триггер 20 и переключатель 21 подключит на вход интегрирующей цепи из резистора 22 и конденсатора 23 положительное образцовое напр жение +f/o. При этом конденсатор 23 начнет зар жатьс  и в некоторый момент времени напр жение на нем сравн етс  с входным напр жением. Дифференциальный усилитель 17 не чувствителен к синфазной составл ющей напр жений на его входах, поэтому в этот момент его выходное напр жение соответствует нулевому сигналу на входе. При дальнейшем зар де конденсатора 23 в момент времени /2 выходной сигнал дифференциального усилител  достигает величины f)oп (на фиг. 3 U -приведенна  ко входу усилител  величина t/on, ), при которой срабатывает блок 18 сравнени  и на вход интегрирующей цепи подаетс  отрицательное образцовое напр жение . Конденсатор 23 начинает разр жатьс , и как только разность нацр жени  на конденсаторе 23 и входного достигнет величины U , снова изменитс  знак образцового напр жени . Таким образом, частота генерируемых колебаний будет следующей:

к

(tY

f(0

Чи uU o-nRzfz3

((),(1)

е /С - коэффициент усилени  дифференциального усилител  17;

22 - величина сопротивлени   резистора 22; Сгз - величина емкости конденсатора 25.

Аналого-цифровой преобразователь действующего значени  переменного напр жени  работает в два цикла. В первом измер ют период входного сигнала и подсчитывают выходные импульсы ПНЧ в течение этого периода . По команде с блока 5 управлени  селектор 2 формирует импульс, длительность которого равна периоду Т входного сигнала. На это врем  открываютс  ключи 5 и S, и на счетчик 10 с генератора 16 образцовой частоты проходит число импульсов образцовой частоты /3, равное

NT r.f,.(2)

На суммирующий вход реверсивного счетчика 12 через ключ 5 поступает число импульсов частоты f(t), равное

N {f(t) {Uldt - е (t)dt 20о00

SUlT-S e(iYdt.

(3)

Во втором цикле по окончании селектированного периода входного сигнала по команде с блока управлени  переключатель / подключает на вход ПНЧ 4 нулевой потенциал, триггер 15 устанавливаетс  в положение, отпирающее ключ 7. При этом на счетчик 9 управл емого делител  // частоты начинают поступать импульсы частоты

fo SUl,(4)

а с выхода схемы «ИЛИ 14 управл емого делител  11 частоты па вычитающий вход счетчика 12 - импульсы с частотой

f .

Is - ГГ 10

ЛГ„

а с учетом условий (2) и (3)

f A:2Ls.ul

(5)

NO

где NO- емкость счетчика 9 или W.

Импульсы частоты fg поступают на вход счетчика 12 до момента его обнулени , когда соответствующий импульс возвращает триггер 15 в исходное состо ние, закрыва , тем самым, ключ 7. Врем , в течение которого ключ 7 открыт, равно

A f,

Jg

ИЛИ, после подстановки выражений (3) и (5),

- S

е (

J

V 7

/3

fj N,

sul

e (f)4t.

X

В течение этого времени через ключ 6, управ65 л емый триггером 15, на счетчик 13 поступит импульсов образцовой частоты, рав е (t)4t N , t.f, N, «-it Таким образом, при соответствуюпдем выборе емкости счетчика 13 отсчет, снимаемый с него в обратном коде, пр мо пропорционален квадрату действующего значени  измер емого напр жени  и не зависит от частоты измер емого напр жени . Отсчет действующего значени  обеспечиваетс  при любой форме измер емого напр жени . Предмет изобретени  Аналого-цифровой преобразователь деиствующего значени  переменного напр жени , содержащий блок управлени , селектор пе/Ql риода, генератор ооразцовои частоты, управл емый делитель частоты, ключи, счетчик, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  устройства и повышени  точности, он содержит реверсивный счетчик, триггер, переключатель « квадратичный преобразователь напр жени  в частоту следовани  импульсов, вход которого через переключатель соединен со входом всего устройства, а выход через первый ключ, управл емый селектором периода , подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом управл емого делител  частоты, а выход - через триггер - с управл ющим входом второго ключа, через который выход генератора образцовой частоты подключен ко входу счетчика, и с управл ющим входом третьего ключа, через который выход квадратичного преобразовател  напр жени  в частоту следовани  импульсов подключен ко входу управл емого делител  частоты .

П n Г

Т

1

т I I

tTff

-.У,

Ч I II

//„ J LJ u

ЛЛГ

Bbixoff ПНЧ