SU935979A2 - Функциональный преобразователь - Google Patents

Description

(5) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

I

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и автоматическому управлению, в частности к функциональным преобразовател м, и может быть использовано при построении различных информационно-измерительных систем.

По основному авт. св. № 679997 известен функциональный преобразователь , который содержит интегратор с подключенными к его входу первым и вторым ключами, схему -выборки-хранени , включенную между выходом интегратора и выходом преобразовател , источник эталонного напр жени  и устройство управлени , соединенное с . первым и вторым ключами и со схемой выборки-хранени , третий ключ, подключенный к источнику эталонного напр жени , к первому ключу и к устройству управлени , четвертый ключ, подключенный к выходу преобразовател , ко второму ключу и к устройству управлени , а также два конденсатора , один из которых подключен к первому ключу, а второй - к второму ключу. Выходное напр жение функционального преобразовател  при посто нном значении емкости второго конденсатора времени коммутации равно

V--C,K,

где

,,. Ео C-l-e-f-/ i)

10

(

Следовательно, напр жение на выходе функционального преобразовател  пропорционально емкости конденсатора,

)5 включенного в пр мую цепь l j.

Однако такой функциональнь Й преобразователь обладает погрешностью, котора  обусловлена токами утечки самого конденсатора С и токами утеч20 ки ключей..

Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  функционального преобразовател  путем компенсации погрешности, обусловленной токами утечки конденсаторов и ключей. Поставленна  цель достигаетс  тем что в функциональный преобразователь введены дополнительные ключи и кон денсатор, вторые интегратор и блок выборки-хранени , масштабный преобразователь и блок вычитани , причем первый дополнительный ключ, второй интегратор, второй блок выборки-хранени  и масштабный преобразователь соединены последовательно и включены между выходом первого ключа и пер вым входом блока вычитани , второй вход которого соединен с выходом первого блока выборки-хранени , а выход  вл етс  выходом функционального преобразовател , выход второго блока выборки-хранени  через последовательно соединенные второй и третий дополнительные ключи подключен к второму входу второго интегратора, общий вывод второго и третьего допол нительных ключей через дополнительны с шиной нулевог конденсатор соединен потенциала, а управл ющие входы дополнительных ключей и второго блока выборки-хранени  подключены к соотве ствующим выходам блока управлени . На фиг. 1 представлена структурна  схема функционального преобразовател ; на фиг. 2 временна  диагра ма работы ключей. Функциональный преобразователь (фиг. 1) содержит источник 1 эталонного напр жени , который через ключ 2 и ключ 3 соединен с первым входом интегратора , выход которого соединен со входом блока выборки-хранени  5. Между выходом блока выборки-хранени  5 и вторымВХОДОМ интегратора 4 последовательно включены ключ 6 и ключ 7- Исследуемый конденсатор 8 подключен между ключом 2 и ключом 3 и шиной нулевого потенциала. Конденсатор 9, который  вл етс  эталонным, подключен между ключом 6 и ключом 7 и шиной нулевого потенциала. Блок уп равлени  10 соединен с ключами 2, 3, 6 и 7 и ключом блока выборки-хранеНИИ 5- Ключ 11 подключен между ключом 2 и первым входом интегратора 12 выход которого соединен со входом бл ка выборки-хранени  13. Масштабный преобразователь 1 подключен между выходом блока выборки-хранени  13 и первым входом блока вычитани  15, второй вход которого соединен с вы53 4 ходом блока выборки-хранени  5, а выход соединен с выходом преобразовател . Между выходом блока выборкихранени  13 и вторым входом интегратора 12 подключены последовательно соединенные ключи 1б и 17. Эталонный конденсатор 18 подключен между ключами 1 6 и 1 7 и шиной нулевого потенциала . Блок управлени  10 соединен с ключами и, 16 и 17 и с ключом 19 блока выборки-хранени  13- Позицией 20 обозначены масштабные резисторы, 21операционные усилители, 22 - конденсаторы . Функциональный л реобразовать ль работает циклично. Каждый такт преобразовател  срстоит из серии замыканий и размыканий ключей 2, 3. Ь, 7, 11i 16, 17 и ключей в блоках зыборкихранени  5 и 13- Последовательность их коммутации изображена на фиг. 2. Предположим, перед началом преобразовани  выходное напр жение блока выборки хранени  5 равно Vi , а блока выборки-хранени  13 равно V и зар ды на конденсаторах 8, 9 и 18 равны нулю. При замыкании ключа 2 на врем  TO напр жение на конденсаторе 8 становитс  равным Vg, Е.,П-е ) где т посто нна  времени цепи зар да конденсатора 8 при замкнутом ключе 2. Далее одновременно замыкаютс  ключи 3) 6 и 16. При этом можно записать -ТоП:, Б (1-е ) V. V . где напр жение на выходе интегратора k коэффициент передачи блока выборки-хранени  5; напр жение на конденсаторе 9; напр жение на конденсаторе 18; посто нна  времени цепи зар да конденсатора 9 при замкнутом ключе 6; посто нна  времени цепи зар да конденсатора 18 при замкнутом ключе 16; емкость конденсатора интегратора 5; емкость конденсатора 8.

Далее одновременно замыкаютс  ключи 7 и 17- В результате этой коммутаци напр жение на §ыходе интегратора 5 Vj становитс  равным

Y.

-8

).

с

V (.4 р о 2-1-Л

н с, .

а напр жение выходе интегратора 12 определ етс  выражением -To/6j V. - VH,(I -е . где k - коэффициент передачи блока выборки-хранени  13; с - емкость конденсатора интег ратора 12. Далее замыкаетс  ключ блока выборки хранени  5 и напр жение на ее выход ЙЫХ1-1 V, определ етс  выражением л -ТоПГ ( - е-ТоПг, ). Затем происходит последовательна  коммутаци  ключей 2, 11 и ключа бло ка выборки-хранени  13, в результат которой напр жение на выходе блока выборки-хранени  13 становитс  равным . 1.e--fo/r.j. BblX.21 Со. Ку1гС,1% V4aL Ci На этом завершаетс  1-и такт работы устройства. Дл  п-го такта работы устройства в установившемс  режиме () выхо ные напр жений блоков выборки-хране ни  5 и 13 определ ютс  выражени ми . оСеИ- -) V,x.-fe Bbix и ц (-| е-то/г2.ч V - .e-iv,v ) Bbtxivi OT Bbivavi Ц(1-е- Н) Если врем  , . и а также емкости конденсаторов с и равны эталонной емкости С., то можн записать Полага , что входное сопротивление интегратора i равно , а входное сопротивление интегратора 12 равно

R

где Л I истинные значени 

ИИ

апр жени  V

V

равны:

.

ВЫХ

EOS

R

ин.

М -1

V.

1.1 D J

R

BblXf

уг

R

ин

О;

(1 V .

R

БЬ1)2.

S

Claims (1)

1. УГ где сопротивление утечки с исследуемого конденсатора С п и коммутирующих ключей (суммарное сопротивление ) . Напр жение Vy на выходе масштабного преобразовател  1 в уста новившемс  режиме равно ( - - 15 ) где - коэффициент передачи масштабного преобразовател  1. Напр жение на выходе преобразовател  в установившемс  режиме равно . вых е) ., (,.,а Сд V Kvjn Yn Выбира  Д. 1 получаем йь,х. f. -где i const. Сэ Таким образом, погрешность преобразовани  от утечки конденсатора 8 и ключей скомпенсирована. Следует указать , что роль конденсаторов 9 и 18 может выполн ть один эталонный конденсатор . В этом случае отпадает необходимость подбора двух равных по значени м емкостей конденсаторов. Структурна  схема в этом случае претерпевает элементарные изменени  один из конденсаторов 9 или 18 удален из схемы, а обща  точка ключей 6 и 7 и конденсатора Э соединена с общей точкой ключей 16 и 17 и конденсатора 18. Соответственно измен етс  пор док .замыкани ключей. Введение в устройство интегратора блока выборкихранени , масштабного преобразовател  и ключей с соответствующими св з ми выгодно отличает предлагаемый функциональный преобразователь от известного , поскольку повышаетс  точность преобразовани , в частности компенсируетс  погрешность утечки исследуемого конденсатора и ключей . Формула изобретени  Функциональный преобразователь по авт. св. № 679997, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани , в него введены дополнительные ключи и конденсатор, вторые интегратор и бло выборки-хранени , масштабный преобразователь и, блок вычитани , причем первый дополнительный ключ, второй интегратор, второй блок выборки-хранени  и масштабный преобразователь соединены последовательно и включены между выходом первого ключа и первым входом блока вычитани , второй вход которого соединен с выходом первого блока выборки-хранени , а выход  вл етс  выходом функционального пре9 8 образовател , выход второго блока выборки-хранени  через последовательно соединенные второй и третий дополнительные ключи подключен к второму входу второго интегратора, общий вывод второго и третьего дополнительных ключей через дополнительный конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, а управл ющие входы дополнительных ключей и второго блока выборки-хранени  подключены к соответствующим выходам блока управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 679997, кл. G 06 С 7/26, 1977 (прототип).

   «Svl

   «sj