SU690400A1 - Преобразователь напр жени - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

- -. . t Насто щее изобретение относитс  области аналоговой вычислительной и измерительной техники и может быть использовано в аналоговых вычислительных Мсц инах дл  выделени  модул  и в качестве фазочувствительного выпр мител . В насто щее врем  дл  преобразовани  сигналов (модул ции-демоду- . л ции) iimpoKo используютс  схемыt содержащие ключи и операционный усилитель, принцип действи  которых заключаетс  в коммутации сигнала модул ции с частотой сигнала несущей 1. Недостатком этих устройств  вл етс  погрешность преобразовани , обусловленнай вли нием остаточных параметров аналогового ключа и небольшое быстродействие. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  преобразователь напр жени , который содержит два ключа и операционный усилитель с отрицательной обратной св зью, оба входа которо о через два последовательно соедин 1НЫХ резистора подключены ко входу у ройства, а между выводами соединени  этих резисторов и корпусом включены ключи, управл ющие входы которых подключены к противофазным выходам блока управлени , причем неинвертирующий вход операционного усилител  через дополнительный резистор соединен с корпусом C2J. Недостатком известного преобразовател   вл етс  наличие ложного сигнала на выходе из-за нгшичи  коммутационных токов и из-за сдвига нулевого уровн , обусловленного изменением коэффициента передачи операционного усилител . Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  и расширени  функций, выполн еких устройством . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь напр жени , содержащий два ключа и операционный усилитель с отрицательной обратной св зью, инвертирующий вход которого соединен с первым резистором , а неинвертирующий вход - со входом устройства через два последовательно соединенных резистора , вывод соединени  которых подключен к входу первого ключа, а управл ющие входы ключей соединены с противофазными выходами блока уп лени , введен второй операционный усилитель, инвертирующий вход кото рого через первый введенный резист соединен со входом первого ключа, выход - с выходом первого ключа, неинвертирующий вход подключен через второй введенный резистор к ко пусу и через второй ключ ко входу устройства, к которому подключен с другой стороны первый резистор. Пр этом блок управлени  содержит коммутатор/ формирователь, переключатель и схему управлени , выход кот рой соединен с управл ющими входами коммутатора и переключател , со диненного через формирователь со входом коммутатора, причем один вход переключател  подключен ко вх ду устройства, а другой к источник управл ющего напр жени , а противо фазные выходы блока управлени  образованы выходами коммутатора. На фиг. 1 представлена блок-схема преобразовател  на фиг. 2 даны временные диаграммы (а, б, в),отражающие работу устройства при различ ных функциональных назначени х (в качестве прецизионного выпр мител  и в качестве фазочувствительного детектора); . . Преобразователь напр жени  содер жит первый операционный усили.тель 1, второй операционный усилитель 2 и ключи 3, .4, Неинвертирующий вход операционного усилител  2 соединен через резистор 5 с корпусом, а через ключ 4 со входом устройства. Инвертирукндий вход усилител  I подключен через резистор 6 ко входу устройства, который через резистор 7 и резистор 8 подключен к инвертирующему входу усилител  2. .вывод соединени  резисторов 7 и 8 через резистор 9 соеди.чен с неинвертирующим входом усилител  1, в цепи отр цательной обратной св зи которого включен резистор 10. Блок управлени  11., включающий в себ  коммутатор 12, формирователь 13, переключатель 14, источник управл ющего напр жени  15 и схему управлени  16, противофазными выходами, образованными коммутатором 12, соединен с управл ющими входами ключей 3 и 4.f Выходом устройства  рл етс  выход операционного усилител  1. Работа преобразовател  в качес1гве прецизионного выпр мител  заключаетс  в следующем (см. фиг. 2а, б) При положительной пол рности пре образуемого напр жени  ключ 4 закрыт и неинвертируимций вход усилител  2 через резистор 5 оказываетс  подключенным к землё. На инвертирующий вход усилител  2 поступает положительное входное напр жение.. Выходное напр жение усилител  2, работаю1дего в режиме компаратора, открывает ключ 3, включенный в цепь отрицательной обратной св зи, котора  значительно уменьшает вли ние остаточных параметров ключа. Средн   точка последовательно соединенных резисторов 7 и 9 находитс  под потенциалом земли и усилитель 1 работает при этом в режиме инвертора с коэффициентом передачи, равным Кр 1 (при условии равенства между собой номиналов резисторов 6, 10). При отрицательном входном напр жении ключ 4 открыт и на неинвертирующий вход усилител  2 Подаетс  входное отрицательное напр жение,меньшее на величину падени  напр жени  на открытом ключе 4. На инвертирующий вход усилител  2 подаетс  полное входное напр жение, уменьшает врем  переключени  усилител  1 из-за уменьшени  зона насьпцени . Выходное напр жение усилител  2 закрывает ключ 3 и уси 1итель 1 работает в режиме повторител . При необходимости получени  выходного напр жени  преобразовател  положительной пол рности необходимо изменить пол рность включени  ключей 3 и 4. При использовании схемы в качестве универсального преобразовател  с расширенными функциональными возможност ми ключи 3 и ,4 выполнены управл емыми, например, на полевых транзисторах. Сигналы управлени  на затворы ключей 3 и 4 поступают с противофазных выходов устройства формировани  11, На вход коммутатора 12 поступает сигнал с формировател  13. Если На формирователь 13поступает через переключатель 14входное напр жение преобразовател , то схема выполн ет функции прецизионного выпр мител , описанного выше. Пол рность выходного напр жени  преобразовател  определ етс  состо нием комму1 атора 12, который управл етс  схемой 16. При одном и том же входном напр жении преобразовател  ключ 3 может быть открыт, а ключ 4 - закрыт, или наоборот, в зависимости от того, пр мое или инвертированное напр жение поступает с выхода- коммутатора 12 на управл ющий вход каждого ключа. Таким образом, дл  управлени пол рностью выходного напр  ;ени  преобразовател  не требуетс  уменьшать пол рность диодов, требуетс  только проинвертирювать сигналы формировател , что легко осущест-. вить с покющью схемь управлени  lis. Если на вход формировател  13 поступает через переключатель 14 управл ющее напр жение 15, схема преобразовател  может выполн ть

р д других функций. Так, в зависимости от пол рности управл ющего напр жени  посто нного тока, схема выполн ет функции либо инвертора, либо повт зрител .

Если же на входы преобразовател  (аналоговый и управл ющий) поступают гармонические напр жени , то схема выполн ет функции фазочувствительногр детектора, посто нна  соетавлфоша  выходного напр жени  которого равна:

J, ,

где: UfT, - амплитуда входного напр жени  преобразовател ;

К - коэффициент пропорциональности;

if - угол сдвига фаз между входным и управл ющим напр жением.

Наконец, если Lf - посто нное напр жение, а - переменное, то преобразователь выполн ет функции прецизионного модул тора с коэффициентом передачи 1. Выходное напр жение имеет пр моугольную форму с полным размахом 2 17а

Изобретение может быть широко использовано в аналоговых вычислительных машинах в качестве функционального блока, а также в измерительных приборё1х различного назначени .

Применение преобразовател  напр жени  в качестве входного устройства аналого-цифрового преобразовател ( АЦП) достаточно просто решает вопрос преобразовани  разнопол рного напр жени  посто нного тока в однопол рное , что значительно упрощает схему АЦП, так как при этом требуетс  источник компенсирующего напр жени  только одной пол рности. Одновременчо увеличиваетс  и быстродействие устройства, потому что нет необходимости в дополнительном такте пределени  пол рности.

Claims (2)

1.Преобразователь напр жени , содержащий два ключа и операционный усилитель с отрицательной обратной св зью, инвертирующий вход которого соединен с первым резистором, а неинвертирующий вход - со входом устройства через два последовательно соединенных резистора, вывод соединени  которых подключен ко вхо0 ЯУ первого ключа, а управл ющие входы ключей соединены с противофазными выходами блока управлени , отличающийс   тем, что, с целью повьшени  точности и расв ширени  функций, выполн емых устройством , в него введен второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый введенный резистор соединен со входом первого ключа, а выход - с выходом

;первого ключа, неинвертирующий вход подключен через второй введенный резистор к корпусу и.через |второй ключ ко входу устройства, к которому подключен с другой сто5 РОНЫ первый резистор.

2.Преобразователь напр жени  по п.1, отличающийс 

|тем, что блок управлени  содержит коммутатор, формирователь, переключатель и схему управлени , выход которой соедийен с управл ющими входами кокмутатора и переключател , соединенного через формирователь со входом коммутатора, причем один

5 вход переклю 1ател  подключен ко

входу устройства, а другой к источ нику управл ющего напр жени , а ;противофазные выходы блока управлени  образованы выходами коммута0 :тора.

I Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе : 1. Патент США 3783399, кл. 330/9, 1974.

5 2. Ж.Марше. Опе{)ационные усилители и их применение, Энерги , Л., 1974, с. 88.

tt

V

VtMi