Преобразователь время-напряжения

 

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для выдачи сигналов в форме постоянного напряжения, величина которого пропорциональна длительности входного импульса. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности - достигается тем, что в преобразователь время - напряжения введены диоды 1-4, источник 11 тока, конденсатор 13, резистор 17. инвертор 10, содержащий транзисторы 20, 21, источники 22, 33 напряжения и резисторы 24-27, и одновибратор 9, содержащий операционный усилитель, два источника тока, два диода, конденсатор и резистор. Преобразователь также содержит диод 5, входную шину 7, выходную шину 8. конденсатор 12, операционные усилители 14, 15, резистор 16 и нормально замкнутый ключ 18. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)< Н 03 К 5/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

Prinz.1 (21) 4454128/21 (22) 01,07,88 (46) 07,05.91. Бюл. N. 17 (75) В.И.Турченкав (53) 621.318 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1195441, Н 03 К 5/26, 1984, Титце У, Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. M.: Мир, 1983, с. 284. р. 17..17. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЯ.- НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для выдачи сигналов в форме постоянного напряжения, величина которого пропорциональна

„.,5U„„1647875 А1 длительности входного импульса. Цель изобретения — повышение быстродействия и точности -- достигается тем, что в преобразователь время — напряжения введены диоды 1-4, источник 11 тока, конденсатор 13, резистор 17. инвертор 10, содержащий транзисторы 20, 21, источники 22, 33 напряжения и резисторы 24-27, и одновибратор

9, содержащий операционный усилитель, два источника тока, два диода, конденсатор и резистор. Преобразователь также содержит диод 5, входную шину 7, выходную шину

8, конденсатор 12, операционные усилители

14, 15, резистор 16 и нормально замкнутый ключ 18. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1647875

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для выдачи сигнала в форме постоянного напряжения, величина которого пропорциональна длительности входного импульса.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя время — напря. жение; на фиг. 2 — диаграммы его работы; на фиг, 3 — схема одновибратора.

Преобразователь время — напряжение содержит диоды 1-6, входную шину 7, выходную шину 8, одновибратор 9, инвертор

10, источник 11 тока, первый 12 и второй 13 конденсаторы, первый 14 и второй 15 операционные усилители, первый 16 и второй

17 резисторы, нормально замкнутый ключ

18. Входная шина 7 соединена с входом источника 11 тока, с первым выводом диода

1 и через одновибратор 9 с первым выводом диода 2 и с входом инвертора 10, первый выход которого через диод 3 соединен с первым выводом резистора 16 и с, неинвертирующим входом операционного усилителя 14, а второй выход через диод 4 соединен с первым выводом резистора 17 и с неинвертирующим входом операционного усилителя |5.

Выходы операционных усилителей 14 и 15 через соответствующие диоды 5 и 6 соединены с выходной шиной 8 и через конденсатор 13 — с общей шиной 19, соединенной через ключ 18 с выходом источника 11 тока, Инвертор 1.0 содержит транзисторы 20 и 21, источники 22 и 23 напряжения и резисторы 24 — 27. Одновибратор 9 содержит операционный усилитель 28, источники 29 и 30 тока, диоды 31 и 32. конденсатор 33, резистор 34, Назначение инвертора 10 — формирование на своих выходах высокого напряжения разной полярности в течение времени отсутствия на его входе напряжения и формирование на своих выходах высокого напряжения противоположной полярности в течение всего времени присутствия на его входе управляющего напряжения.

Назначением оановибратора 9 является формирование на своем выходе импульса прямоугольной формы заданной длительности, передний фронт которого совпадает с задним фронтом импульса, поданного на вход одновибратора.

Работа преобразователя время — напряжение заключается в следующем.

В отсутствии импульсов U»< на шине 7 (см. момент времени t<) конденсаторы 12 и

13 разряжены, диоды 5 и 6 смещены в обратном направлении, ток источника 11 тока отсутствует, ключ 18 замкнут.

Допустим, что в момент времени t2 проходит первый импульс U» на шину 7 с указанной (см, фиг. 2а) длительностью, Начиная с этого момента, с выхода источника 11 тока, в качестве которого можно использовать, например, резистор. с последовательно включенным диодом или общеизвестные управляемые генераторы тока на транзисторах или на операционных усилителях, начинает протекать ток, которым заряжается конденсатор 12, так как в этот момент времени ключ 18 размыкается вследствие прихода на его вход управления высокого положительного напряжения с шины 7 через диод 1, Состояние операционных усилителей 14 и 15 остается неизменным вследствие того, что через диоды 3 и 4 на их неинвертирующие входы поступают высокие напряжения, значительно большие по своей величине, чем максимально возможная величина заряда конденсатора 12.

Величины сопротивлений резисторов

16 и 17 используются большими, благодаря чему обеспечивается несущественное влияние токов этих резисторов на величину заряда конденсатора 12. Кроме того, токи этих резисторов текут навстречу и поэтому они взаимно компенсируются. В момент времени ta на шине 7 формируется задний фронт входного импульса, ток с выхода источника

11 тока равен нулю. По заднему фронту вы-. ходного импульса запускается одновибратор

9, положительный импульс с его выхода, вопервых, через диод 2 удерживает ключ 18 в разомкнутом состоянии, а во-вторых, этот импульс поступает на вход инвертора 10.

Транзистор 21 насыщается, и диод 3 смещается в обратном направлении. Одновременно с этим происходит насыщение транзистора 20, на коллекторе которого формируется отрицательный потенциал, от которого диод 4 смещается в обратном направлении.

На неинвертирующие входы через резисторы 16 и 17 поступает напряжение заряда конденсатора l2 положительной полярности, вследствие чего на выходе операционного усилителя 14 напряжение положительной полярности, диод 5 отпирается и благодаря глубокой обратной связи конден- сатор 13 приобретает заряд, равный заряду на конденсаторе 12. В момент времени t4 с выхода одновибратора 9 формируется задний фронт выходного импульса, ключ 18 замыкается и конденсатор 12 через него быстро разряжается, Одновременно с этим в момент времени з отпираются диоды 3 и

4, а диоды 5 и 6 смещаются в обратном направлении и заряд на конденсаторе 13 в дальнейшем не изменяется до момента фор1647875

45 мирования заднего фронта следующего импульса на шине 7.

В том случае, если время-длительность на входной шине 7 в дальнейшем неизменна, то и выходное напряжение на шине 8 5 неизменно, без всяких пульсаций.

Если. в момент времени t6 приходит импульс меньшей длительности, то к моменту времени тт конденсатор 12 заряжается до меньшей величины, поэтому и при запира- 10 нии диодов 3 и 4 напряжение на конденсаторе 13 положительной полярности равно предыдущему значению, т.е. большее, чем на конденсаторе 12. Поэтому на выходе операционного усилителя 15 напряжение резко 15 уменьшается и конденсатор 13 через диод быстро разряжается до величины напряжения на конденсаторе 12.

Таким образом, быстродействие преобразователя время — напряжение всегда рав- 20 но одному периоду при любой частоте входных импульсов.

Формула изобретения

1. Преобразователь время -- напряже- 25 ние, содержащий два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых соединен с выходной шиной, первый конденсатор, первый выход которого соединен с общей шиной, а второй — с пер- 30 вым выводом нормально замкнутого ключа, первый резистор и первый диод, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены одновибратор, источник тока, инвертор, 35 второй конденсатор, второй резистор и пять диодов, вход одновибратора соединен с входной шиной и с входом источника тока, выход которого соединен с вторым выводом первого конденсатора и соответственно че- 40 рез первый и второй резисторы с неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, выходы которых соответственно,через первый и второй диоды соединены с выходной шиной, инвертиI рующие входы операционных усилителей объединены и через второй конденсатор соединены с общей шиной, выход одновибратора через третий диод соединен с управляющим выводом нормально замкнутого ключа, который через четвертый диод соединен с.входной шиной, второй вывод нормально замкнутого ключа соединен с общей шиной, вход инвертора соединен с выходом одновибратора, а выходы инвертора соответственно через пятый и шестой диоды соединены с неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей.

2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем. что, инвертор выполнен на двух транзисторах различного типа проводимости, эмиттер первого из которых соединен с входом инвертора, база через первый резистор — с общей шиной, а коллектор — с первым выходом инверторз и через второй резистор с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с первой шиной источника питания и через третий резистор со своей базой, а коллектор соединен с вторым выходом инвертора и через четвертый резистор с второй шиной источника питания.

3. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, одновибратор выполнен на компараторе, неинвертирующий вход которого через параллельно соединенные первый источник тока и конденсатор соединен с общей шиной и через первый диод — с входом одновибратора, который через второй диод соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, который через параллельно соединенные резистор и второй источник тока соединен с общей шиной, выход операционного усилителя соединен с выходом одновибратора.

Составитель Н.Ферапонтова

Редактор Т.Юрчикова Техред М.Моргентал

Заказ 1652 Тираж 476 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101