Преобразователь напряжения в интервал времени

 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых приборах и информационно-измерительных системах. Изобретение позволяет повысить стабильность результатов измерения, исключив влияние изменения пороговых напряжений на результат преобразования. Предлагаемый преобразователь содержит блок сравнения и переключатель. Первый и второй информационные входы переключателя являются шинами опорного напряжения положительной и отрицательной полярности соответственно. Вход его соединен с первым входом интегратора. Интегратор выполнен на первом и втором резисторах, первые входы которых соединены с первым выводом конденсатора и инвертирующим входом операционного усилителя. Неинвертирующий вход интегратора является шиной нулевого потенциала, а выход его объединен с вторым выводом конденсатора и является выходом интегратора. Интегратор соединен с первым входом блока сравнения. Вторые выводы первого и второго резисторов являются соответственно первым входом интегратора и входной шиной, а управляющий вход переключателя соединен с выходом блока сравнения. Новым в преобразователе является то, что второй вход блока сравнения соединен с выходом переключателя, а его выход является выходной шиной. Блок сравнения выполнен на операционном усилителе и двух резисторах, первые выводы которых являются соответственно вторым и первым входами блока, а вторые выводы объединены между собой и с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является шиной нулевого потенциала, а его выход - выходом блока. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобpетение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых приборах и информационно-измерительных системах.

Известен преобразователь напряжения в интервал времени [1] содержащий интегратор, вход которого соединен с выходом переключателя, а выход с первым входом сравнивающего устройства, второй вход которого подключен к выходу источника порогового напряжения, а выход является выходной шиной и соединен с входом источника порогового напряжения и управляющим входом переключателя, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами источника опорного напряжения.

Недостатком преобразователя является недостаточная точность измерения, так как отрицательное пороговое и положительное пороговое напряжения формируются из напряжения питания схемы и возможно изменение пороговых напряжений за период измерения.

В качестве прототипа выбран преобразователь напряжения в интервал времени [2] содержащий блок сравнения и переключатель, первый и второй информационные входы которого являются шинами опорного напряжения положительной и отрицательной полярности соответственно. Выход переключателя соединен с первым входом интегратора, содержащего первый и второй резисторы. Первые входы резисторов объединены с первым выводом конденсатора и инвертирующим входом операционного усилителя. Его неинвертирующий вход является шиной нулевого потенциала, а выход объединен с вторым выводом конденсатора и является выходом интегратора. Выход интегратора соединен с первым входом блока сравнения. Вторые выводы первого и второго резисторов являются соответственно первым входом интегратора и входной шиной. Управляющий вход переключателя соединен с выходом блока сравнения. Второй вход блока сравнения соединен с источником порогового напряжения.

Недостатком этого преобразователя является низкая стабильность результатов преобразования.

Цель изобретения повышение стабильности результата преобразования.

Цель достигается тем, что в преобразователе напряжения в интервал времени, содержащем блок сравнения и переключатель, первый и второй информационные входы которого являются шинами опорного напряжения положительной и отрицательной полярности соответственно, а выход соединен с пеpвым входом интегpатора, содержащего первый и второй резисторы, первые входы которых объединены с первым выводом конденсатора и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является шиной рулевого потенциала, а выход объединен с вторым выводом конденсатора и является выходом интегратора, который соединен с первым входом блока сравнения, причем вторые выводы первого и второго резисторов являются соответственно первым входом интегратора и входной шиной, управляющий вход переключателя соединен с выходом блока сравнения, второй вход блока сравнения соединен с выходом переключателя, а его выход является выходной шиной, а также тем, что блок сравнения выполнен на операционном усилителе и двух резисторах, первые выводы которых являются соответственно вторым и пеpвым входами блока, а вторые выводы объединены между собой и с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является шиной нулевого потенциала, а его выход выходом блока.

На чертеже приведена функциональная схема преобразователя напряжения в интервал времени.

Преобразователь напряжения в интервал времени содержит интегратор 1, состоящий, например, из операционного усилителя 2, инвертирующий вход которого соединен с резисторами 3, 4 и конденсатоpом 5, переключатель 6, блок 7 сравнения, содержащий резисторы 8, 9 и операционный усилитель 10.

Преобразователь работает следующим образом.

Пусть в первоначальный момент времени переключатель 6 находится в одном положении. Тогда на усилитель 2 подается сумма U_вх + U_оп. Если величины напряжения опорных источников удовлетворяют условию-U_о| R₃ >U_вх| R₄, то выходное напряжение интегpатора 1 будет линейно возрастать. Это первый такт работы преобpазователя.

В момент pавенства-U_o|R ₉U_инт|R₈ срабатывает блок 7 сpавнения, изменяя полярность напряжения на его выходе и соответственно полярность опоpного напряжения, которое является пороговым для блока 7 сравнения. На вход интегратоpа 1 подается сумма U_оп и U_вх. Начинается втоpой этап интегpирования, в течение которого напряжение на выходе интегратора 1 линейно убывает, пока не выполнится условиеU_о| R₉U_инт)| R₈. Вновь срабатывает блок 7 сравнения, изменяя полярность опорного напряжения на противоположную. Далее цикл повторяется.

В течение первого Т1 и второго Т2 тактов преобразования выходное напряжение интегратора 1 описывается следующими уравнениями: + T1 2U_инт + T1 2U_инт Решая эти уравнения относительно Т1 Т2, получают + + + 0 и после дальнейшего преобpазования имеют (T1-T2) (T1+T2) где T1 Т2 интервал времени, пропорциональный входному сигналу.

Формула изобретения

1. Преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий блок сравнения и переключатель, первый и второй информационные входы которого являются шинами опорного напряжения положительной и отрицательной полярности соответственно, а выход соединен с первым входом интегратора, выполненного на первом и втором резисторах, первые выводы которых объединены с первым выводом конденсатора и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является шиной нулевого потенциала, а выход объединен с вторым выводом конденсатора и является выходом интегратора, который соединен с первым входом блока сравнения, вторые выводы первого и второго резисторов являются соответственно первым входом интегратора и входной шиной, управляющий вход переключателя соединен с выходом блока сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности результата преобразования, второй вход блока сравнения соединен с выходом переключателя, а его выход является выходной шиной.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок сравнения выполнен на операционном усилителе и двух резисторах, первые выводы которых являются соответственно вторым и первым входами блока, а вторые выводы объединены между собой и с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является шиной нулевого потенциала, а его выход выходом блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1