Преобразователь напряжения в частоту
Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Преобразователь построен на последовательно соединенных интеграторе, компараторе и ждущем мультивибраторе, генерирующем одинаковые калиброванные импульсы, частота следования которых меняется пропорционально входному напряжению . Дпя повьппения надежности преобразователь содержит нечетное число идентичных каналов преобразования , входы которых соединены с входной шиной, а выходной сигнал формируется мажоритарным злементом из выходных сигналов каналов преобразования . Для синхронизации процессов в каждый канал преобразования ввёдены ключи и переключатель, управляемые от элементов ИЛИ-НЕ, линия задержки , инвертор и D-триггер, который устанавливается в нулевое исход- . ное состояние сигналами второго дополнительного мажоритарного элемента . 2 ил. сл с:
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
1 А1 (19) (И) (5)) 4 Н 03 М 1/60
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АBTGPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ. (21) 4104817/24-24 (22) 12.08.86 (46) 30.12.87.Бюл. 1) 48 (72) П.П.Емельянов (53) 681.325 (088.8) (56) Контрольно-измерительная техника. Экспресс-информация, 1974, Р 43, с.384.
Шило В.Л.Функциональные аналоговые интегральные микросхемы, 1982, с.58-61, рис.1-34,а. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В
ЧАСТОТУ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Преобразователь построен на последовательно соединенных интеграторе, компараторе и ждущем мультивибраторе, генерирующем одинаковые калиброванные импульсы, частота следования которых меняется пропорционально входному напряжению. Для повышения надежности преобразователь содержит нечетное число идентичных каналов преобразования, входы которых соединены с входной шиной, а выходной сигнал формируется мажоритарным элементом из выходных сигналов каналов преобразования. Для синхронизации процессов в каждый канал преобразования введе- . ны ключи и переключатель, управляемые от элементов ИЛИ-НЕ, линия задержки, инвертор и D-триггер, который устанавливается в нулевое исходное состояние сигналами второго дополнительного мажоритарного элемента. 2 ил.
1363471
Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано, например, а автоматических системах контроля и управления повышенной надежности.
Цель изобретения — повышение надежности преобразователя.
На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема преобразова- 10 теля; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.
Устройство содержит идентичные каналы l преобразования, число которых в каждом конкретном случае выбирает- 15 ся исходя из требований по надежности, Каждый канал содержит интегратор 2, компаратор 3, ждущий мультивибратор 4, генератор 5 постоянного тока, ключ 6, ключ 7, элемент ИЛИ- 20
НЕ 8, D-триггер 9, переключатель 10, элемент ИЛИ-НЕ 11, линию 12 задержки, инвертор 13 и мажоритарные элементы 14 и 15.
На временных диаграммах (фиг.2) представлены U,Е к U,ЕЕ К,UтIII к— напряжение на выходе интегратора 2 первого, второго и третьего каналов соответственноp UgI рU4IIk UqIII напряжение на выходе ждущего мульти- З0 вибратора 4 первого, второго и третьего каналов соответственно U Е
9 к
U9II„, U9III k — напряжение на неинвертирующем выходе D-триггера 9 первого, второго и третьего кана,пов, 35 соответственно, U I U II U III
8 k 8 k> 8 K напряжение на выходе элемента ИЛИНЕ 8 первого, второго и третьего ка-. налов соответственно; U I U II
« k> « КР
U« III < — напряжение на выходе эле- 40 мента ИЛИ-HE 11 первого, второго и третьего каналов соответственно;
U Б, — напряжение на выходе мажоритарного элемента 15; U — напряжение на выходе мажоритарного элемента 14 (на выходе устройства ) ° Устройство работает следующим образом. В момент включения питания и при наличии преобразуемого напряжения запускаются ждущие мультивибраторы 55 4 каналов 1, при этом включаются ключи 6 и начинается заряд конденсаторов интеграторов 2 током от генератора 5. Одновременно выходным импульсом (передним фронтом} ждущих мультивибраторов 4 D-триггеры 9 переводятся в состояние, при котором на прямых выходах триггеров формируются сигналы высокого уровня. Вследствие того, что параметры каждого канала преобразователя не идентичны, длительности импульсов, ждущих мультивибраторов 4 отличаются друг от друга. Пусть длительность импульсов ждущего мультивибратора 4 в первом канале меньше, а в третьем канале больше, чем длительность импульсов мультивибратора второго канала (фиг.2) . По окончании импульсов ждут. щих мультивибраторов ключи 6 закрываются и интеграторы 2 должны перейти в режим разряда интегрирующих конденсаторов током, определяемым значением преобразуемого напряжения и входным сопротивлением интегратора. Синхронизация моментов начала режима разряда интегрирующих конденсаторов интегратора осуществляется по мажоритарному принципу ключами 7, управляемыми элементами ИЛИ-НЕ 8. Ключ 7, закрываясь, задерживает начало разря;. да интегрирующего конденсатора в канале, в котором первым окончился импульс ждущего мультивибратора, до момента окончания импульса ждущего мультивибратора промежуточного канала. Мажоритарный прицип синхронизации моментов начала разряда интегрирующих конденсаторов .обеспечивается мажоритарным элементом 15, производящим установку D-триггеров 9 в нулевое состояние по окончании импульса ждущего мультивибратора промежуточного канала. Длительность импульса на выходе мажоритарного элемента 15 определяется суммарным времейем распространения сигнала в D-триггере 9, элементе ИЛИ-НЕ 8, самом мажоритарном элементе и, следовательно, мала по сравнению с периодом выходной частоты устройства. Из-за неидентичности параметров каждого канала преобразователя разность времени разряда интегрирующих конденсаторов может превьппать длительность импульса ждущего мультивиб ратора (особенно при малых уровнях преобразуемого напряжения). Запоминание срабатывания ждущего мультивибратора осуществляет D-триггер 9 по переднему фронту импульса ждущего 1363471. мультивибратора 4, запускающегося сигналами компаратора 3 при разряде интегрирующего конденсатора до по. рога срабатывания компаратора 3. Переключатель 10, управляемый элементом ИЛИ-НЕ 11 по сигналам от мажоритарного элемента 14 и D-триггера 9, обеспечивает принудительный запуск ждущего мультивибратора 4 отстающего канала по сигналу ждущего мультивибратора 4 промежуточного канала. Время, в течение которого переключателем !О вход компаратора 3 переключается от выхода интегратора 2 к )5 источнику напряжения срабатывания компаратора, определяется суммарным временем распространения сигнала в компараторе 3, ждущем мультивибраторе 4, D-триггере 9, мажоритарном элементе 14 инверторе 13, элементе ИЛИ-НЕ 11, мало и на точностные параметры преобразователя не влияет. Линия 12 задержки исключает повторный запуск ждущих мультивибраторов 25 4 в момент установки в нулевое состояние D-триггеров 9. Далее процесс повторяется. Выходным сигналом преобразователя явля- 30 ется напряжение на выходе мажоритарного элемента 14 (U,4 на фиг.2). Как видно из фиг.2, оно представляет со- бой сигналы, длительность которых имеет промежуточное для рассмотренных в данном случае трех каналов значение ° При возникновении отказа одного любого элемента схемы или исчезновении напряжения на входе одного любого канала преобразователя рабо- тоспособность и точностные характеристики сохраняются, так как определяются точностными характеристиками одного из исправных каналов. В са- 45 мом деле, отказы элементов в канале приводят либо к состоянию постоянного высокого уровня на прямом выходе триггера 9; либо к его постоянному нулевому состоянию. Работа преобраэо- 50 вателя при наличии отказов первого типа (постоянный высокий уровень на прямом выходе триггера 9) аналогична работе, представленной диаграммами на фиг.2, когда неисправен первый канал. Работа преобразователя при наличии отказов второго типа (постоянное нулевое состояние D-триггера 9 аналогична работе, представленной диаграммами на фиг.2, когда неиспра— вен третий канал. Формула изобретения Преобразователь напряжения в частоту, содержащий основной канал пре,образования, выполненный на токоограничивающем элементе на резисто!.с, интеграторе, соединенных последовательно компараторе и ждущем мультивибраторе, а также генераторе постоян: ого тока, выход которого соединен с ервым входом интегратора через первый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу ждуш..го муль гивибратора, а первый вывод резистора является входной шиной, второй вход интегратора подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены реэервирующие каналы преобразования, выполненные идентично основному, входы которых являются входной шиной, и два мажоритарных элемента, причем в каждый канал дополнительно введены D-триггер, второй ключ, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, линия задержки, инвертор и переключатель, причем второй вывод резистора в основном и резервирующих каналах соединен через второй ключ с первым входом интегратора, управляющий вход второго ключа соеди— нен с выходом первого элемента ИЛИНЕ, первый вход которого объединен с С-входом D-триггера и подключен к выходу ждущего мультивибратора, а второй вход объединен с D-входом D-триггера и подключен к инвертирующему выходу D-триггера, выход интегратора соединен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход — с первым входом компаратора, 1 управляющий вход соединен с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого подключен через линию задержки к неинвертирующему выходу D-триггера, а второй вход через инвертор — к выходу первого мажоритар.ного элемента, входы которого подключены соответственно к неинвертирующим выходам D-триггеров основного и резервирующих каналов, входы второго мажоритарного элемента соединены соответственно с выходами первых элементов ИЛИ-НЕ основного и l36347l Ук I» Ук П» У,Ш„ Уа I» Уч о» У,Ш» Вки коо Ую Ix Уко о» Йо Й» u1% а и»1 Фка.2 Составитель В.Махнанов Техред Л.Сердюкова Корректор И Муска Редактор А.Огар Заказ 6380/54 Тираж 900 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4 резервирующих каналов, а выход соединен с R-входами D-триггеров основного и резервирующих каналов, выход первого мажоритарного элемента является выходом преобразователя, второй вход компаратора в основном и резервируйщих каналах соединен с общей шиной. Уа тк Уа В» Уа Шк ut I » Уа Ух Уа Ш» ux i» У„Ъ Уr< Й»
