SU632084A1 - Voltage-to-time interval converter - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерител ной технике, может использоватьс  дл  измерени  напр жени  посто нного тока путем преобразовани  его в интервал времени. Известен преобразователь напр жени  в интервал времени на мультивибраторе с дополнительным транзистором в цепи перезар да конденсатора 1J . Недостаток схемы - нелинейна  зависимость длительности импульса от входного напр жени . Наиболее близок к предлагаемому преобразователь напр жени  в интерва времени, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которо го через переключатель соединен со входом преобразовател  и с общей шиной , а неинвертирующий вход через соединенные параллельно ключ, конден сатор, первый и второй управл емые разнопол рные источники тока, выпол ненные на транзисторах- разных типов проводимости, подключен к обо1ей шине , и источник тактовых импульсов, выход которого подсоединен к управл ющим входам переключател  и ключа 2. Недостаток известного преобразов . тел  - погрешность преобразовани  из-за нестабильности параметров транзисторов , вход щих в источники тока. Цель изобретени  - повышение точности преобразовани . Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном преобразователе, содержащем дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через переключатель соединен со входом преобразовател  и с общей шиной, а неинвертирующий вход через соединенные параллельно ключ, конденсатор, первый и второй управл емые разнопол рные источники.тока, выполненные на транзисторах разных типов проводимости , подключен к общей шине, и источник тактовых импульсов, выход которого подсоединен к управл ющим входам переключател  и ключа, управл ющий вход первого источника тока подключен к общей ишне, а управл ющий вход второго через нормирующий блок - к выходу дифференциального усилител  . На чертеже представлена структурна  электрическа  схема предлагаемого преобразовател  напр жени  в интервал времени. Инвертирующий вход дифференциального усилител  1 подключен через пе|реключатель 2 ко входу 3 преобразовател  и к общей шине, а неинвертирующий через соединенные параллельно конденсатор 4, ключ 5, управл емые источники тока 6 и 7 подключен к обИей шине. Источник тактовых импульсов 8 подключен к управл ющим входам переключател  2 и ключа 5. Управл ющий вход источника тока 7 через нормирующий блок 9 подключен к выходу усилител  1,  вл ющемус  и выходом преобразовател .The invention relates to a measurement technique that can be used to measure a DC voltage by converting it into a time interval. A voltage-to-voltage converter is known on a multivibrator with an additional transistor in a recharge circuit of a capacitor 1J. The disadvantage of the circuit is the nonlinear dependence of the pulse duration on the input voltage. Closest to the proposed time converter in the time interval, which contains a differential amplifier, the inverting input of which is connected via a switch to the converter input and to the common bus, and the non-inverting input through a parallel-connected switch, capacitor, first and second controlled polarity current sources made on transistors, of different types of conductivity, connected to the wallpaper bus, and the source of clock pulses, the output of which is connected to the control inputs of the switch and key 2. Week the remainder of the famous transform. tel - conversion error due to instability of the parameters of transistors included in current sources. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the conversion. This goal is achieved by the fact that in a known converter, which contains a differential amplifier, the inverting input of which is connected via a switch to the converter input and to a common bus, and the non-inverting input is connected via a parallel key, capacitor, second current source on transistors of different types of conductivity, connected to the common bus, and the source of clock pulses, the output of which is connected to the control inputs of the switch and the key, the control input p the first- current source connected to the common Ishna, and the control input of the second through the normalizing unit - to the output of the differential amplifier. The drawing shows the structural electrical circuit of the proposed voltage converter in the time interval. The inverting input of differential amplifier 1 is connected via switch 2 to input 3 of the converter and to the common bus, and non-inverting via connected in parallel capacitor 4, switch 5, controllable current sources 6 and 7 are connected to the obbus. The clock source 8 is connected to the control inputs of the switch 2 and the key 5. The control input of the current source 7 through the normalizing unit 9 is connected to the output of amplifier 1, which is the output and output of the converter.

Преобразователь напр жени  в интервал времени работает следующим образом .The voltage to time converter operates as follows.

В исходном состо нии инвертирующий вход дифференциального усилител  5, через переключатель 2 подключен к общей шине, а ключ 5 замкнут. Напр жени  на входах и выходе усилител и напр жение на выходе нормирующего блока равны нулю. Таким образом при равенстве параметров токозадающих элементов источников тока б и 7 разностный ток, протекающий через накопительный конденсатор, равен нулю.In the initial state, the inverting input of the differential amplifier 5 is connected via a switch 2 to the common bus, and the key 5 is closed. The voltages at the inputs and output of the amplifier and the voltage at the output of the normalizing unit are zero. Thus, with equal parameters of current-generating elements of current sources b and 7, the difference current flowing through the storage capacitor is zero.

В момент, соответствующий началу импульса тактовой частоты, ключ 5 размыкаетс , а переключатель 2 подае на инвертирующий вход усилител  входное напр жение, которое инвертируетс и усиливаетс .At the moment corresponding to the beginning of the pulse frequency, the key 5 is opened, and the switch 2 is fed to the inverting input of the amplifier, the input voltage that is inverted and amplified.

Если входное напр жение больше нул , на выходе усилител  по вл етс  отрицательное напр жение, которое нормируетс  по величине блоком 9, Эт стабильное напр жение, измен   режим работы источника тока 7 в сторону уменьшени  выходного тока, приводит к по влению положительного разностного тока через конденсатор. Зар д конденсатора продолжаетс  до момента равенства напр жений на входе усилител , при котором .вследствие измене- ни  пол рности выходного напр жени  усилител  выходной ток источника 7 возрастает (по модулю). Разностный ток через конденсатор становитс , отрицательным , и он разр жаетс  до напр жени , при котором усилитель возвраидаетс  в предыдущее состо ние. Источник тока 7 вновь возвращаетс  на режим работы с меньшим выходным током, и до момента времени, соответствующего окончанию тактового импульса , напр жение на конденсаторе запоминаетс  и остаетс  равным входному за счет обратной св зи между выходом усилител  и его пр мым входом через источники тока 6, 7 и конденсатор, образующие двухпол рный генератор пилообразного напр жени .If the input voltage is greater than zero, a negative voltage appears at the amplifier output, which is normalized by the block 9, This stable voltage, changing the operating mode of the current source 7 in the direction of decreasing the output current, results in a positive difference current through the capacitor . The capacitor charge continues until the voltage at the input of the amplifier is equal, at which, due to a change in the polarity of the output voltage of the amplifier, the output current of source 7 increases (modulo). The differential current through the capacitor becomes negative, and it is discharged to a voltage at which the amplifier returns to its previous state. The current source 7 returns to the operation mode with a lower output current, and until the time point corresponding to the end of the clock pulse, the voltage on the capacitor is remembered and remains equal to the input due to the feedback between the amplifier output and its forward input through current sources 6, 7 and a capacitor, forming a two-pole sawtooth generator.

В момент окончани  тактового импульса инвертирующий вход дифференциального усилител  переключаетс  на общую шину, а ключ 5 разр жает конденсатор , и преобразователь возвращаетс  в исходное состо ние.At the moment of the end of the clock pulse, the inverting input of the differential amplifier switches to the common bus, and the switch 5 discharges the capacitor, and the converter returns to its initial state.

Если входное напр жение меньше нул , на выходе усилител  по вл етс  положительное напр жение, которое нормируетс  по величине блоком 9, Режим работы источника тока 7 устанавливаетс  таким, что разностный ток источников тока 6 и 7 имеет отрицательный знак. Конденсатор зар жаетс  до момента равенства напр жений, на входах усилител . Напр жение на конденсаторе запоминаетс  и остаетс  равным входному.If the input voltage is less than zero, a positive voltage appears at the output of the amplifier, which is normalized by the block 9, the operating mode of the current source 7 is set such that the difference current of the current sources 6 and 7 is negative. The capacitor is charged until the voltage is equal, at the inputs of the amplifier. The capacitor voltage is remembered and remains equal to the input.

Точность преобразовани  повышаетс благодар  тому, что при обеих пол рност х входного сигнала происходит взаимна  компенсаци  нестабильных параметров транзисторов-напр жени  база-эмиттер и обратного тока. При использовании транзисторов с идентичными параметрами нестабильность тока перезар да конденсатора может быть сведена к очень малому значению, благодар  чему повышаетс  точность преобразовани .The accuracy of the conversion is enhanced by the fact that for both fields of the input signal, the unstable parameters of the base-emitter voltage and the reverse current are mutually compensated. When using transistors with identical parameters, the instability of the capacitor overcharge current can be reduced to a very small value, due to which the conversion accuracy is improved.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР1. USSR author's certificate № 376888, кл. И 03 К 5/15, 28.06.71.No. 376888, cl. And 03 K 5/15, 28.06.71. 2.Авторское свидетельство СССР № 503360, кл. Н 03 К 13/172. USSR author's certificate number 503360, cl. H 03 K 13/17 .. ii II