Функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Целью изобретения является расширение области применения. Функциональный преобразователь содержит N аппроксимирующих ячеек 1, в состав которых входят конденсаторы 4, 9, ключи 3, 5-8 и компаратор 2; интегратор, блок выборки-хранения, блок синхронизации 23. формирователь импульсов 39 и блок модуляции, построенный на компараторе 20, конденсаторах 16 и 22, ключах и интеграторе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. Приоритет по пунктам: 07.02.89 по пп. 1, 2; 30.03.89 по п. 3.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯЫ ÄÄ 1675910 А1 (si)s G 06 G 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

" ""-" Е д, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4647993/24; 4669286/24 (22) 07.02.89 (46) 07.09.91. Бюл. N. 33 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой О ктя бр ьс кой социалистической революции (72) И.Ю.Сергеев (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1109765, кл. G 06 G 7/26, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 679997, кл. G 06 G 7/26, 1977. (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57} Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем.

Целью изобретения является расширение области применения. Функциональный преобразователь содержит N аппроксимирующих ячеек 1, в состав которых входят конденсаторы 4, 9, ключи 3, 5 — 8 и компаратор 2; интегратор, блок выборки-хранения, блок синхронизации 23. формирователь импульсов 39 и блок модуляции, построенный, на компараторе 20, конденсаторах 16 и 22, ключах и интеграторе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Приоритет по пунктам; 07.02,89 по пп. 1, 2;

ЗО.ОЗ.89 no n, З.

1675910

Изобретение относится к информациоНН0-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям. и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. 5

Целью изобретения является расширение области применения, На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства, Функциональный прсобразователь саДержит N аппраксимиру!Огцих ячеек 1, каж дая из которых состоит из компаратора 2 напряжений, кл!оча 3, запоминающего конденсатора 4, ключей,— — 8 и запоминающего конденсатора 9, клю 10, интегратор Hà операционном усилителе 11 и конденсаторе 12, ключи 13-15„запамина!сгщий конденсатор

1 6, кл!Очи 1 7 — 1 а. Коь! ap8Top 20, кл !Оч 2 1, конденсатор 22, блок:!3 синхронизации, делитель 24 - Япря>кения., кл!Очи 25--27, операционный усилитель 28, запоминающий конденсатор 29, ключи 30 — 32, зяпомина!ащий конде .сатор 33, блок выборки-хранения на пoBTopMT8fl8 34 наг!ряжения, конденсаторе 35 и Kfllo 18 36, KJII09 37, кc Hденсатор 38 и фармирават аль 39 импу lücor-..

Примером nocTp08IIN5I бл!>Ка >3 cI IHxpoHN" зации может служить co80KIFI насгь вклю.ченных паследовательнс. генератора 40 тактовых импульсов, счетчика 4 1 и :;!пульсов и дешифратора 42, выходы которого подключены: 8ûõîäàì 01!лака с1:нхронизации, элементы " 15 по 22 и с 26 по 30 образу!от блок модуляции, Управляющие входы ключей 15, 17, 19 и

30 обьединены и аб>разу!От первый управляющий вход блока м0,1уляции, а управля!ощие входы 18, 25 и 27 ключей — второй, Блок 23 фармирIJBT Tpl! Последовательности неперекрывяющихся сдвинутых во времени импульсов Ф1, Ф2 и ФЗ. !11)и поступлении этих импул; OI! Hc, вхадь! управления cooTBGTGTUóloùûx клlo гей пасладнис замыкаются, Входное напав>ке!!ие U,!x lа ступа8т на фармирс ч:г! 8JIL 39. Частота вхОД ного напряжения значительнс ниже частоты следования импульсов Ф i. Ф2 и ФЗ. Формирователь 39 формирует сдин раз за период следования напрях ен:-я UF)x три импуг!ьса, засинхрс!ни= èpoза! !Ных последа вательностями импульсов Ф1, Ф2 и Х13 таким образом, что импульс !!а управляющий

ВХОД ключа ",4 г!рихад!1т Во в!!емя ДейстВия импульса Ф1, на „36 -- ва время действия Ф2, .на кл1оч 37 ва время ФЗ. Входное наг1ряжение U,x поступает также на блок 23 уг!равляя при необходимости частотсй генератора 40 таким образам, чтобы частота генератора 40 была крат;юй (то есть превы10

25 0

55 шала в заданное число раз) частоте входного напряжения Uex.

При поступлении импульса последовательности Ф1 на ключ 30 конденсатора 29 разряжается (через ключ 30), а конденсатор

16 заряжается (через ключи 15 и 17) до напряжения, равного мгновенному значению напряжения Usx(t) во время действия импульса Ф1. Если в это время напряжение

U» > О, то компаратор 20 открывает ключ 21 и конденсатор 22 тоже заряжается до того же напряжения, что и конденсатор 16. Емкость конденсатора 22 выбирается в два раза большей емкости конденсатора 16, В момент прихода следующего за рассмотрением импульса Э1 импульса Ф2 конденсатор 16 (через ключи 18 и 27) и конденсатор

22 (через кл1ачи 26 и 21) разряжаются на вход ин гегратора. Заряды с конденсаторов

16 и 22 переходят на конденсатор 29. На выходе операционного усилителя 28 получа!От импульсы напряжения, амплитуда которых равна абсолютной величине мгновенных значений входного напряжения

U<) (t), 10 есть описанная часть схемы выполняет две функции — дискретизацию и выпрямление входного напряжения Ugx(t).

Напр. .жение с вы>.ада операционного усилителя 28 поступает на ключи 10 и 31 и на вторые n):oäû ячеек 1, При поступлении импульса ФЗ на ключ

3 1 конденсатор ЗЗ заряжается да напряжения, равного напряжению на выходе операционного усилителя 28, а затем, при приходе импульса Ф1 на ключ 32, разряжается на вход интегратора, образованного операционным усилителем 11 и включенным в цепь ега обратной связи конденсаторам 12, Заряд с канденс8ropa 33 переходит таким образом !!а 1;анденсатор 12, В эта время v:мпульс ФЗ открывает ключ

10, Выходное напряжение сперационного усилителя 28 поступает на конденсатор 9 в ячейках 1. Это же напря>кение приложено к вторым зходам ячеек 1, к первым входам которых приложено напря>кение смещения.

В тех ячейках 1, в которых рассматриваемый мпмент времени напряжение на втором входе превышает напряжение смещения, компаратор 2 открывает ключи 7 и 8, в результате чего конденсатор 9 во время действия импульса ФЗ заряжается (через ключ 10 и ключ 7) до напряжения равного выходному наг1ряже1;ию операционного усилителя 28, а затем, при поступлении импульса Ф1, разряжается (через ключ 7 и ключ 13) на вход интегратора (операционный усилитель 11 и конденсатор ";2), передавая свой заряд конденсатору 12, Конденсатор 4, заряженный

1675910

30

40 конденсаторе 12 передается заряд, прямо 45 пропорциональный мгновенным значениям напряжения, полученного путем выпрямления и нелинейного преобразования входного напряжения Uax(t), то очевидно, что за

50 (через ключи 3 и 5) во время действия импульса ФЗ до напряжения, равного напряжению смещения, приложенному к первому входу функционального узла 1, разряжается во время действия импульса Ф1 (через ключи 6 и 25 и транзистор 8) на вход интегратора (операционный усилитель 11 и конденсатор

12), передавая свой заряд конденсатору 12.

В тех ячейках 1, в которых в рассматриваемый момент времени напряжение на втором входе не достигло значения напряжения смещения, приложенного к первому входу, ключи 7 и 8 оказываются закрытыми, конденсатор 9 не заряжается и никакой передачи зарядов от конденсаторов 4 и 9 конденсатору 12 не происходит.

Если емкости конденсаторов 4 и 9 равны между собой, то очевидно, что суммарный заряд, передаваемый от этих конденсаторов из 1-й ячейки конденсатору

12, пропорционален разности мгновенного значения Uax входного напряжения Uax(t) и напряжения смещения i-ro функциональноr0 узла 1. В результате суммарный заряд, передаваемый от конденсатора 33 и конденсаторов 4 и 9 всех ячеек f конденсатору 12, оказывается нелинейно зависимым от входного напряжения Uax(t), соотношение между напряжениями на выходе делителя 24 напряжения, служащим напряжениями смещения для функциональных узлов 1, выбирается таким, чтобы с ростом напряжения на выходе операционного усилителя 28 все большее число функциональных узлов 1 участвовало в формировании упомянутого выше заряда.

Эта линейная зависимость представляет собой кусочно-линейную кривую, точки излома которой определяются значениями напряжения смещения на первых входах ячеек 1, а наклоны линейных участков соотношением емкостей конденсатора 33 и конденсаторов 4 и 9 в ячейках 1. Поскольку каждый раз при приходе импульсов Ф1 на один период напряжения О х(t) суммарный заряд, переданный на конденсатор 12 от конденсаторов 4, 9 и 33, окажется прямо пропорциональным среднему значению напряжения, полученного путем нелинейного преобразования входного напряжения

Uax(t)

Выходное напряжение устройства в установившемся режиме

Uoo — — — .

С1г 1 — Q

Сзе где 0 = 1 —, Cfz, Сэв — емкости конденСа саторов 12 и 38, Выходное напряжение устройства прямо пропорционально среднему значению нелинейно преобразованного входного напряжения Uex(t).

Формула изобретения

1. Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый ключ, второй ключ, интегратор и блок выборки- хранения, выход которого через последовательно соединенные третий и четвертый ключи подключен к входу интегратора, общий вывод первого и второго ключей подключен к первой обкладке первого запоминающего конденсатора, а общий вывод третьего и четвертого ключей — к первой обкладке второго запоминающего конденсатора, вторые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала, формирователь импульсов, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно с управляющим входам третьего, четвертого ключей и блоку выборки-хранения, блок синхронизации, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения в него введены пятый, шестой и седьмой ключи, блок модуляции,N аппроксимирующих ячеек, каждая из которых содержит компаратор напряжения, первый и второй запоминающие конденсаторы, с первого по пятый ключи, причем в каждой аппроксимирующей ячейке первая обкладка первого запоминающего конденсатора подключена к общему выводу первого и второго ключей, а вторая— к общему выводу третьего и четвертого ключей, первая обкладка второго запоминающего конденсатора через пятый ключ и свободные выводы второго и третьего ключей подключены к шине нулевого потенциала, а свободный вывод первого ключа подключен к первому входу компаратора, вторая обкладка второго запоминающего конденсатора и свободный вывод четвертого ключа подключены соответственно к первому и второму выходам аппроксимирующей ячейки, а первый и второй входы компаратора образуют соответственно первый и второй информационные входы аппроксимирующей ячейки, управляющие входы четвертого и пятого ключей подключены к выходу компаратора, управляющий вход второго ключа образует первый, а объединенные управляющие входы первого и

1675910

Составитель Л, Снимщикова

Редактор В. Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 3004 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 третьего ключей — второй управляющие входы аппроксимирующей ячейки, причем выход блока модуляции через последовательно соединенные пятый и шестой ключи соединен с входом интегратора, общий вывод пятого и шестого ключей подключен к объединенным первым выходам N аппроксимирующих ячеек, вторые выходы которых объединены, через седьмой ключ соединены с выходом интегратора, вторые информационные входы N аппроксимирующих ячеек объединены и соединены со свободным выводом первого ключа и выходом блока модуляции, вход которого подключен к входу преобразователя, а первый и второй управляющие входы подключены соответственно к первому и второму выходам блока синхронизации, первые информационные входы аппроксимирующих ячеек соединены с N входами задания опорных напряжений, первые и вторые управляющие входы N аппроксимирующих ячеек подключены соответственно K первому и третьему выходам блока синхронизации, вход блока модуляции соединен с информационным входом блока модуляции и с тактовым входом блока синхронизаций, входы синхронизации формирователя импульсов подключены к выходам блока синхронизации.

2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок модуляции содержит интегратор со сбросом, компаратор, два конденсатора и с первого по седьмой ключи, вход компаратора подключен к объединенным выводам первого и второго ключей и к входу блока, свободный вывод первого ключа соединен с первой обкладкой первого

5 конденсатора и через третий ключ — с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка первого конденсатора подключена через четвертый ключ к входу интегратора, а через пятый ключ к шине нулевого потенциала, 10 первая обкладка второго конденсатора соединена со свободным выводом второго ключа и через шестой ключ с входом интегратора, вторая обкладка второго конденсатора соединена с шиной нулевого

15 потенциала через седьмой ключ, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, управляющие входы первого, второго и пятого ключей и вход сброса интегратора объединены и образуют первый

20 управляющий вход блока, управляющие входы третьего, четвертого и шестого ключей объединены и образуют второй управляющий вход блока.

3, Преобразователь по пп. 1 и 2. о т л и25 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен блок деления напряжения, N выходов которого подключены к

N входам задания опорных напряжений преобразователя. в выход преобразователя

30 соединен с входом блока деления напряжения.

Приоритет по пунктам: 07.02.89 по пп,1,2;30.03,89 по п.3