Интегрирующее устройство

 

Изобретение относится к области вычислительной техники. Целью изобретения является повышение точности интегрирования и упрощение. Входной сигнал интегрируется интегратором тока и сравнивается на первом компараторе с двумя уровнями опорных напряжений,при этом один из компараторов действует как нуль-орган, а другой компаратор совместно с ключом и резистором действует как триггер Шмитта. Интегрирующее устройство содержит также элемент с двухсторонней зоной нечувствительности, делитель напряжения на резисторах, блоки гальванического разделения и накопительный сумматор. Частота следования импульсов на выходе разделителей прямо пропорциональна аналоговому сигналу на входе устроргства и обратно пропорциональна напряжению источника опорного напряжения. Импульсы К) с выходов блоков гальванического а разделения поступают на соответст-вующие входы накопительного суммато s ра, который формирует выходной сиг нал интегрирующего устройства. 2 йл. GO СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,SU„„ Q (51) 4 С 06 С 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 юл: ",: л -. ((", iq ф „,:: " " ВОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,(21) 3653217/24-24 (22) 18. 10.83 (46) 30.10.86. Бюл. В 40 (71) Специальное конструкторское бюро систем промьппленной автоматики Чебоксарского производственного объединения "Промприбор" (72) Л.А. Иванов (53) 681.335 (088.8) К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Блок интегрирующего задатчика

БЗИ.ЗЯа.670.563.ТО. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1981.

Блоки динамических преобразователей БДП-П, БДП-Ш, блоки прецизионного интегрирования БПИ-П, БПИ-Ш, БПИ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОЯа, 670.573 ТО. Ивано-Франковский приборостроительный завод, 1976.

Блок интегрирования ДО7. Схема электрическая принципиальная гЕЗ.

033.005 ЭЗ. Московский завод тепловой автоматики, 1982. (54) ИНТЕГРИРЛНЦЕБ уСТГОИСТВО (57) Изобретение относится к области вычислительной техники. Целью изобретения является повышение точности интегрирования и упрощение.

Входной сигнал интегрируется интегратором тока и сравнивается на первом компараторе с двумя уровнями опорных напряжений,при этом один иэ компараторов действует как нуль-орган, а другой компаратор совместно с ключом и резистором действует как триггер Шмитта. Интегрирующее устройство содержит также элемент с двухсторонней зоной нечувствительности, делитель напряжения на резисторах, блоки 2 гальванического разделения и накопительный сумматор. Частота следова- %Ф Ф ния импульсов на выходе разделителей С прямо пропорциональна аналоговому сигналу на входе устройства и обрат- Д но пропорциональна напряжению источника опорного напряжения. Импульсы с выходов блоков гальванического разделения поступают на соответст= вующие входы накопительного сумматора, который формирует выходной сигнал интегрирующего устройства. 2 ил.

1 12674

Изобретение относится к автоматике, а именно к аналого-цифровым интегрирующим устройствам, обеспечивающим гальваническое разделение входного и выходного аналоговых сиг" налов.

Целью изобретения является повышение точности интегрирования и упрощение устройства.

На фиг.1 представлена электрическая схема интегрирующего устройства, на фиг.2 — временные диаграммы электрических сигналов в некоторых точках интегрирующего устройства.

Интегрирующее устройство (фиг,1) содержит интегратор 1 тока, компараторы 2 и 3, ключ 4, первый масштабный резистор 5, аналоговый вход 6, источник 7 опорного напряжения, элемент 8 с двухсторонней зоной нечувствительности, второй масштабный резистор 9, делитель напряжения на резисторах 10 и 11 со средним выводом

12, блоки 13 и 14 гальванического разделения аналоговых сигналов, накопительный сумматор 15, выход которого является информационным выходом 16 устройства, развязывающий резистор 17.

Блоки 13 и 14 гальванического разделения содержат светодиоды соответственно 18 и 19 и фотоэлектрические преобразователи 20 и 21.

На фиг.1 дополнительно обозначе3S ны: х, — аналоговый сигнал напряжения постоянного тока на входе 6, х напряжение источника 7 опорного напряжения, у — сигнал на выходе 16

4О устройства, Ч,, Ч - напряжения на неинвертирующем и инвертирующем со-! ответственно входах компаратора 2;

V --Ч вЂ” напряжения на выходах компараторов 2,3 и в точке 12 соответственно, 1 — ток,поступающий на

45 вход интегратора 1 через светодиоды

18 и 19; f, f — логические сигналы на выходах преобразователей 20 и

21 блоков 13 и 14 соответственно.

Интегратор 1 выполнен в виде инвертирующего операционного усилите-. ля 22, между входом и выходом которого включен конденсатор 23.

Накопительный сумматор 15 в простейшем случае может быть выполнен в виде счетчика 24 импульсов, раздельные счетные входы сложения и вычитания которого являются входами сигна39 2 лов и и f, цифровой выход - выходом накопительного сумматора соответственно.

Интегрирующее устройство работает следующим образом.

На вход 6 от внешнего источника аналогового сигнала поступает напряжение х, которое может иметь любую полярность с симметричными относительно общей входной шины верхним и нижним пределами изменения.Напряжение х имеет постоянный знак, который далее будем считать положительным, и может задаваться в диапа зоне от некоторого максимального значения например 10 В, до некоторого минимального значения, например, составляющего 0,1 от максимального значения.

На фиг.2 приведены временные диаграммы изменений напряжений V,—

Ч4, тока i и логических сигналов

f+, f при нескольких значениях х,, х

Компаратор 3 действует как нульорган (V4 0 при х ъ О и V4o О при х 1 О). Компаратор 2 совместно с ключом 4 и резистором 9 действует по отношению к напряжению V как триггер Шмитта, порог срабатывания которого равен х, а порог отпускания равен нулю.

При х > О U с О. В интервалы времени, когда U> > О, т.е. противоположно по знаку напряжению V<, напряжение U близко к нулю, поэтому элемент 8 с двухсторонней зоной нечувствительности закрыт, и напряжение

V уменьшается со скоростью, прямо пропорциональной величине х,, при этом ключ 4 открыт, так что V близко к нулю. При снижении напряжения

U до порога отпускания компаратора 3 напряжение U становится отрицательным, при этом ключ 4 закрывается, вследствие чего Ч становится равным х>, а на вход интегратора 1 с выходов компараторов 2,3 через резисторы 10, 11 и последовательно соединенные элемент 8 и светодиод 18 поступает отрицательный ток который в десятки или в сотни раз превышает по абсолютной величине ток, поступающий на вход интегратора с входа 6 через резистор 5, вследствие чего V быстро увеличивается со скоростью, прямо пропорциональной абсолютной величине тока

1267439

О

20 0 циональна напряжению х, при этом на выходе блока 13 имеет место уровень

110 l I

40

Таким образом, при х, > О устройство Создает на выходе разделителя

13 импульсы сигнала f, частота сле- 45 дования которых при указанном большом отношении периода к длительности импульса почти точно прямо пропорциональна величине х напряжения и обратно пропорциональна величине х напряжения, при этом на выходе блока гальванического разделения

14 имеет место уровень "О", Если х, О, что показано на диаграммах (фиг.2), после момента

V4 > О, при увеличении напряжения V до порога срабатывания компаратора

3, равного х, напряжение V стано3 и обратно пропорциональной ем j кости конденсатора 23. При увеличении напряжения V до порога срабатывания компаратора 3, равного х

Р напряжение V> снова становится положительным, далее описанные процессы изменений напряжений V -V и то1 9 ка 1 циклически повторяются, при этом на выходе блока 13 гальванического разделения периодически возникают импульсы сигнала f с ло+ гическими уровнями "О" и "1", при отсутствии и наличии тока i соот+Z ветственно, длительность „, которых в десятки или сотни раз меньше

Ф значения Т, — периода следования (на фиг.2 для повышения наглядности чертежа длительности импульсов

4. по сравнению с значениями периодов значительно увеличины) .

При этом же значении Е напряжения х, но при уменьшенном в два раза значении х, напряжения на интервале времени от t< до t устройство действует, как описано выше, 1 при этом длительности t „ импульсов не изменились (t „= t„), но п периоды Т их следования больше, чем

Т,, примерно в два раза, за счет того, что скорость V уменьшения напряжения в интервалах времени,когда i =О, в два раза меньше, чем была при х,=Е„.

При уменьшенном в два раза значении х напряжения на интервале от .t до tq устройство работает, как описано выше, но порог срабатывания компаратора 3 в два раза меньше, вследствие чего в два раза меньше .как период Т» так и длительности

tä импульсов, чем до момента времени вится положительным, при этом ключ

4 открывается, вследствие чего V становится равным нулю, а на вход интегратора 1 с выходов компараторов 2,3 через резисторы 10,11 и последовательно соединенные элемент

8 и .светодиод 19 поступает положи° + тельный ток 1, приблизительно равный по абсолютной величине указанному ранее току i, вследствие чего

V быстро уменьшается со скоростью, прямо пропорциональной емкости конденсатора 23. При уменьшении напряжения V до порога отпускания компаратора 3, приблизительно равного нулю, напряжение V снова становится отрицательным, далее описанные процессы изменений напряжений V -U и тока

i > циклически повторяются, при этом на выходе блока 14 гальванического разделения периодически возникают

1 импульсы логического сигнала f c логическими уровнями "О" и "1" при отсутствии и наличия тока i соот Z ветСтвенно, частота следования которых f по аналогичным, рассмотрен,ным выше причинам почти точно прямо пропорциональна абсолютной величине х, напряжения и обратно пропорИмпульсы с выходов блоков 13 и 14 гальванического разделения поступают на соответствующие входы накопительного сумматора, которые формирует выходной информационный сигнал интегрирующего устройства.

Для расширения функциональных возможностей интегрирующее устройство дополнительно может быть снабжено входами логического управления, яв ляющимися соответствующими дополнительными управляющими входами накопительного сумматора 15, который в этом случае может быть известным образом снабжен дополнительными логическими схемами в цепях передачи сигналов с информационных входов сиг. налов f,,f на входы счетчика 24, другие входы которых являются управляющими входами накопительного сумматора 15, который может быть также дополнительно известным образом снабжен схемами цифрово— го - ограничения выходного сигнала.

5 12674

Формула изобретения

Интегрирующее устройство, содержащее интегратор тока, вход которого через первый масштабный резистор соединен с информационным входом устройства, а выход подключен к первому входу первого компаратора,второй компаратор, первый вход которого соединен с общей входной шиной устройства, накопительный сумматор, 10 первый и второй блоки гальванического разделения аналоговых сигналов, .каждый из которых выполнен на онтронной паре и подключен выходом к соответствующему входу накопительного сумматора, элемент с двусторонней зоной нечувствительности, выполненный на двуханодном стабилитроне, источник опорного напряжения и масштабные резисторы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повы шения точности интегрирования и уп39 б рощения устройства, в него введены ключ и резистивный делитель напряжения, включенный между выходами компараторов, причем второй вход первого компаратора подключен через второй масштабный резистор к источнику опорного напряжения и соединен с общей входной шиной устройства через ключ, управляющий вход которого подключен к выходу первого компаратора, второй вход второго компаратора соединен с информационным входом устройства, средний вывод резистивного делителя напряжения -соединен с первым выводом элемента с двусторонней зоной нечувствительности, между вторым выводом которого и входом интегратора тока включены параллельно-встречно соединенные светодиоды оптронных пар блоков гальванического разделения аналоговых сигналов.

1267439

Т, г

Фиг. Я

Составитель С. Белан

Техред И.Попович Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Слободяник

Заказ 5779/49

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

4йй