Функциональный преобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 935979 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву 1 679997 (22) Заявлено 02. 09.80 (21) 2979423/18-24 (52 ) М. Кл.

С 06 С 7/26 с присоединением заявки,%—

Государственный коинтет (23) Приоригет—

Опубликовано 15. 06.82. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 15.06.82 (53) УД К 681. 335. 088 8) оо делен изобретений н открытий

В. И. Губарь, l0. М. Туз, И. Ю. Сергеев, В. М. Лунин, Н. М. Павлишин, В. И. Русин и Я. В. Мартынюк (72) Авторы изобретения

Киевский ордена Ленина политехнический институт. им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

V =C1K, где

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и авто матическому управлению, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении различных информационно-измерительных систем.

По основному авт. св. N 679997 известен функциональный преобразователь, который содержит интегратор с подключенными к его входу первым и то вторым ключами, схему .выборки-хранения, включенную между выходом интегратора и выходом преобразователя, источник эталонного напряжения и уст15 ройство управления, соединенное с первым и вторым ключами и со схемой выборки-хранения, третий ключ, подклеченный к источнику эталонного напряжения, к первому ключу и к уст20 ройству управления, четвертый ключ, подключенный к выходу преобразователя, ко второму ключу и к устройству управления, а также два конденсатора, один из которых подключен к первому ключу, а второй — к второму ключу. Выходное напряжение функционального преобразователя при постоянном значении емкости второго конденсатора времени коммутации равно

Ео (1-Е " %

Lñ („-т, Следовательно, напряжение на выходе функционального преобразователя пропорционально емкости конденсатора, включенного в прямую цепь (1 ).

Однако такой функциональный преобразователь обладает погрешностью, которая обусловлена токами утечки самого конденсатора С,1 и токами утеч. ки ключей..

Цель изобретения — повышение точности преобразования функционального преобразователя путем компенсации

93597 погрешности, обусловленной токами утечки конденсаторов и ключей.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь введены дополнительные ключи и кон- . денсатор, вторые интегратор и блок выборки-хранения, масштабный преобразователь и блок вычитания, причем первый дополнительный ключ, второй интегратор, второй блок выборки-хранения и масштабный преобразователь соединены последовательно и включены между выходом первого ключа и пер. вым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого блока выборки-хранения, а выход является выходом функционального преобразователя, выход второго блока выборки-хранения через последовательно соединенные второй и тре- 20 тий дополнительные ключи подключен к второму входу второго интегратора, общий вывод второго и третьего дополнительных ключей через дополнительный конденсатор соединен с шиной нулевого 5 потенциала, а управляющие входы дополнительных ключей и второго блока выборки-хранения подключены к соответствующим выходам блока управления.

На фиг. представлена структур- о ная схема функционального преоораэователя; на фиг. 2 — временная диаграм ма работы ключей.

9 4 ходом блока выборки-хранения 5, а выход соединен с выходом преобразователя. Между выходом блока выборкихранения 13 и вторым входом интегратора 12 подключены последовательно соединенные ключи 16 и 17. Эталонный конденсатор 18 подключен между ключами 16 и 17 и шиной нулевого потенциала. Блок управления 10 соединен с ключами 11 16 и !7 и с ключом 19 блока выборки-хр нения 13. Позицией 20 обозначены масштабные резисторы, 21операционные усилители, 2? — конденC3TOPbl .

Функциональный лреобразоват ль работает циклично. Каждый такт преобразователя состоит из серии замыканий и размыканий ключей 2, 3, 6, 7, 11, l6, 17 и ключей в блоках выборкихранения 5 и 13. Последовательность их коммутации изображена на фиг. 2.

Предположим, перед началом греобразования выходное напряжение блока выборки"хранения 5 равно 1 р„, а блока выборки-хранения 13 равно V1 и заряды на конденсаторах 8", 9 и 18 равны нулю. При замыкании ключа 2 на время Т напряжение на конденсаторе

8 становится равным 1 = Е,1 -е ) где ㄠ— постоянная времени цепи заряда конденсатора 8 при замкнутом ключе 2. Далее одновременно замыкаются ключи 3, 6 и 16. При этом можно записать где 1

Функциональный преобразователь

Зс

Сфиг. 1) содержит источник 1 эталонного напряжения, который через ключ

2 и ключ 3 соединен с первым входом интегратора 4, выход которого соединен со входом блока выборки-хранения

4О

5. Между выходом блока выборки-хранения 5 и вторым входом интегратора

4 последовательно включены ключ б и ключ 7. Исследуемый конденсатор 8 подключен между ключом 2 и ключом 3 и шиной нулевого потенциала. Конденсатор 9, который является эталонным, подключен между ключом 6 и ключом 7 и шиной нулевого потенциала. Блок управления 10 соединен с ключами 2, 3, б и 7 и ключом блока выборки-хранения 5. Ключ ll подключен между ключом 2 и первым входом интегратора 12, выход которого соединен со входом бло. ка выборки-хранения 13. Масштабный преобразователь 14 подключен между выходом блока выборки-хранения 13 и первым входом блока вычитания 15, второй вход которого соединен с вынапряжение на выходе интегратора 4; коэффициент передачи блока выборки-хранения 5; напряжение на конденсаторе 9; напряжение на конденсаторе 18; постоянная времени цепи заряда конденсатора 9 при замкнутом ключе 6; постоянная времени цепи заряда конденсатора 18 при замкнутом ключе 16; емкость конденсатора интегратора 5; емкость конденсатора 8.

5 935979 6

Далее одновременно замыкаются ключи gRрн, где,1 > 1 истинные значения

7 и 17. В результате этой .коммутации напряжения Ч „ и Ч,„ равны: выхл напряжение на выходе интегратора 5

V становится равным Е,с R„, " т

Слл И „„ а напряжение Ч на выходе интеграто-,, ра 12 определяется выражением

ЬыХ с

9 ут

Е

v„, т.ц с„

V = — Ч„, 1 -Е ) —, где k — коэффициент передачи блока выборки-хранения 13; с — емкость конденсатора интегЯ ратора 12.

Далее замыкается ключ блока выборкихранения 5 и напряжение на ее выходе

V bI>л„ определяется выражением

1=оСВ ил °

ЬЫХ 11 С1

+Ч 1- 1Ю

Затем происходит последовательная коммутация ключей 2, 11 и ключа блока выборки-хранения 13, в результате которой напряжение на выходе блока выборки-хранения 13 становится равным

1- о 81 иг.

1- Ф8

На этом завершается 1-й такт работы устройства.

Для и-го такта работы устройства в установившемся режиме (и- Ю! выходные напряжения блоков выборки-хранения 5 и 13 определяются выражениями

eî,СВ (1-Е < )

= 1 И Ч ,) со!„я .1-ето+1) .

Ч = Е1И1 /

Вь!х Я. и+pp sbNQ u C (!Е To/, )

1В

Есаул время Tp)) С, Tp)> c < и То)) < а также емкости конденсаторов со и С81 равны эталонной емкости С, то можно записать

Еос8 Е с8 h =;V о 8 66!Х 1 с Вых Я. с о Д

Полагая, что входное сопротивление интегратора 4 равно Вин, а входное сопротивление интегратора 12 равно где Вут — сопротивление утечки с исследуемого конденсатора С и комму8 тирующих ключей (суммарное сопро1мв15 ление). Напряжение V на выходе масштабного преобразователя 14 в уста— новившемся режиме равно

Eîc9 Kk! к

-V=, (- „), 20 э " ю где Я вЂ” коэффициент передачи масштабного преобразователя 14. Напряжение на выходе преобразователя в уста,новившемся режиме равно

=Ч

ЭЬ!Х ЬЬа1 abide Я.

ЕоСВ г 1 ик ин

= — - — Ы сэ

З0 Выбирая = 1, получаем 5b!х=

8,! -г-де f = сОПБ ЕОС

Сэ ,Таким образом, погрешность преобразования от утечки конденсатора 8 и

35 ключей скомпенсирована. Следует указать, что роль конденсаторов 9 и 18 может выполнять один эталонный кон1 денсатор . В этом случае отпадает необходимость подбора двух равных по значениям емкостей конденсаторов.

Структурная схема в этом случае претерпевает элементарные измененияодин из конденсаторов 9 или 18 удален иэ схемы, а общая точка ключей

6 и 7 и конденсатора 9 соединена с общей точкой ключей 16 и 17 и конденсатора 18. Соответственно изменяется порядок замыкания ключей. Введение в

S0 устройство интегратора блока выборкихранения, масштабного преобразователя и ключей с соответствующими связями выгодно отличает предлагаемый функциональный преобразователь от известного, поскольку повышается точность преобразования, в частности компенсируется погрешность утечки исследуемого конденсатора и ключей.

935979

Формула изобретения

Функциональный преобразователь по авт. св. И 679997, о т л и ч ае шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в не- го введены дополнительные ключи и конденсатор, вторые интегратор и блок выборки-хранения, масштабный преобразователь и, блок вычитания, причем,в первый дополнительный ключ, второй интегратор, второй блок выборки-хранения и масштабный преобразователь соединены последовательно и включены между выходом первого кгюча и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого блока выборки-хранения, а выход является выходом функционального преобразователя, выход второго блока выборки-хранения через последовательно соединенные второй и третий дополнительные ключи подключен к второму входу второго интегратора, общий вывод второго и третьего дополнительных ключей через дополнительный конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, а управляющие входы дополнительных ключей и второго блока выборки-хранения подключены к соответствующим выходам блока управления.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 679997, кл. G 06 G 7/26. 1977

Гпрототип).

935979

Заказ 4214/53

Тираж 731 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С. Белан

Редактор Т. Парфенова Техред Т ° Иатоцка Корректор О. Билак