SU920766A1 - Функциональный преобразователь - Google Patents
Функциональный преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- SU920766A1 SU920766A1 SU802982024A SU2982024A SU920766A1 SU 920766 A1 SU920766 A1 SU 920766A1 SU 802982024 A SU802982024 A SU 802982024A SU 2982024 A SU2982024 A SU 2982024A SU 920766 A1 SU920766 A1 SU 920766A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- converter
- input
- voltage
- generator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относитс к области информа1шонно--измерителъной техники и автоматического управлени , в частности к функциональным преобразовател м, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем и систем автоматического контрол . Известны функциональные преобразователи , используемые при построении информационно-измерительных систем, представл ющие собой преобразователи кода в напр жение интегрируюжего типа и использующие в процессе преобразова5ш итерационную аддитивную коррекцию погрешностей. Основными блоками в этих схемах вл ютс интегратор, блок выборки-хранени и ключи 11 и 12 . Благодар использованию в этих струк турах итерационной аддитивной коррекции погрешности достигаетс высока точност преобразовани при относительной просто те устройства и сравнительно низких тре бовани х к элементам и блокам, вход в их состав. Недостатком этих преобразователей вл етс ограниченность функщюнальных возможностей, в частности невозмойшость преобразованн емкости в напр жение и определени тангенса угла диэлектрических потерь. Наиболее близким к предложенному по технической сущности вл етс функциональный преобразователь, содернсащий интегратор с подключенными к его входу первым и вторым ключами, блок выбор- Ю5-хранени , включенный между выходом интегратора и выходом преобразовател , источник эталонного напр жени и блок управлени , соединенные с первым и вторым ключами и блоком выборки-хранени , третий ключ, подключенный к 1 сточнику эталонного напр жени , первому ключу н блоку , четвертый ключ, подключенный к выходу преобразовател , второму ключу II блоку управлени , а также два конденсатора, один из которых подключен к первокту ключу, а второй - ко второму ключу. 3 сТ ункш1О{гальный преобразователь работает ЦИКП1ГЧНО. Каждый никл состоит из поочередшлх замыканий ключей в цепи (эбратпой св зи, пр мой цепи и ключа в блоке выборки-хранени . Напр жение Ш выходе функционального преобраэогузтел пропоршюналъно емкости конден сатора, включенного в пр мую цепь ГЗ - Однако такой функциональный преобразова ель обладает погрешностью, котора обусловлена токами, утечки самог конденсатора, токами утечки ключей, а также токами утечки конденсатора в цепи обратной св зи и его нестабильностью . Цель изобретени - увеличение точности преобразовани функционального преобразовател за счет компенсации погрешности, обусловленной токами утечки конденсаторов и ключей, а также устранени погрешности, вызванной нестабильностью источника эталонного напр жени . Поставленна цель достигаетс тем, что в функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединен- ные источник эталонного напр жени , первый и второй ключи, интегратор и блок выборки-хранени , накопительный ковденсатор, включенный между общим выводом первого и второго ключей и шг-шой нулевого потен шала, и блок син хронизации, первый и второй вьгходы к торого подключены соотве1х;твенно к управл ющим входам первого ключа и блока выборки-хранени , введены преобразователь напр жени в интервал времени, реверсивный счетчик импульсов , генератор, делитель частоты, тре тий ключ и формирователь временных: сдвигов, информационный и управл ющи входы которого подключены к третьему и четвертому выходам блока синхрони зации, а выход соединен с управл ющи ми входами второго и третьего ключей включенных между вторым выходом источника эталонного напр жени и вто рым входом интегратора, вход преобразовател напр жени в интервал врем тг подключен к выходу блока выборки хранени , выход соединен с первым етробирующим входом реверсивного счетчика импульсов, а управл ющий вход св зан с п тым выходом блока си11хронизаШ1И, шестой и седьмой вы Ж)ды которого подключенът соответстве но ко второму с троб1фующему входу реверсивного счетчика импульсов и управл5аощему входу генератора, причем суммируюшнй вход реверсивного счетЧ нка импульсов непосредственно, а вычитающий вход через делитель частоты подключены к выходу генератора, а выход реверсивного счетчика вл етс выходом преобразовател . На фиг. 1 представлена структурна схема предложенного устройства; на фиг, 2 - схема блока синхронизации; на фиг. 3 - временные диаграммы его рабо7Ъ1. Источник 1 эталонного гшпр жени через ключ 2 и ключ 3 соединен с первым входом интегратора 4. Выход интегратора 4 соединен с входом блока Б выборки-хранени . Блок 6 синхронизации соединен с управл ющими входами ключа 2 и блока 5 выборки хране ш . Накопительный ковденсатор 7 между ключами 2 и 3 и шиной 1 улевого потен1Шала. Преобразователь 8 напр жени в интервал времени соединен с реверсивным счетчиком 9 импульсов, к суммирующему входу которого подключен выход генератора 10. Выход реверсивного счетчика 9 импульсов вл етс выходом функционального преобразовател . Выход генератора 1О соединен с делителем 11 частоты, который подключен к вычитаю щему входу реверсивного счетчика 9 импульсов. Блок 6 синхронизации, соединен с преобразователем 8 напр жени в интервал времени, генератором 10, етробирующим входом реверсивного счетчика 9 импульсов, управл ющим и информационным входами формировател 12 временных сдвигов, который соединен с управл ющим входом ключа 3, Выход преобразовател 8 напр жени в интервал времени соединен с управл ющим входом ключа 13. Ключ 13 включен между источником 1 эталонного напр жени и вторым входом интегратора 4. Блок 6 синхронизации состоит из задающего генератора 14, к выходу которого подключен счэтчик-делитель 15. Выходы счетчгаса 15 подключены ко входам даш;ифратора 16, к выходам которого подалючены два 6-входовых 17 и 18 и двухвходовый 19 эпемен ты ИЛИ, На выходе блока 6 синхронизации подключены лопгаеские элементы И 2О и 21. Блок 6 синхронизации вьфабатьгоает следующие сигналы управлентю: сигнал управлени ключом 2 (предназначен дл зар да конденсатора 7 и вырабатываетс один раз за такт); две сигнала дл
управлени формирователем 12 временн сдвигов, причем один сигнал вырабатываетс в каждом такте первого цикла работы функЕшонального преобразова тел , а второй - в каждом такте второго цикла; сигнал дл стробировани реверсивного счетчика 9 (вырабатьгоает с каждый 6-ой такт) ; сигнал дл упралени ключом блока 5 выборки-хранени ( вырабатываетс каждый такт) ; сигнал дл стробировани преобразовател 8 напр жени в интервал времени (вырабатываетс каждый такт) ; сигнал дл управлени генератором 10 (в каждом такте первого цикла выход генератора 10 плдкпйэчен к суммирующему входу реверсивного счегчика 9, а в каждом такте второго шжла через делитель частоты 11 к вычитающему входу реверсивного счетчика 9).
Работа блока 6 синхронизации по сн етс временными диаграммами (см. фиг. 3).
Сигналы DC1 , DD1 , ...БС11 - сигналы на выходах дешифратора 16, Q - выходна частота задающего генератора 14, который вырабатьгоает импульсы с большой скважностью.
Выход о - сигнал управлени ключом 2, ключом блока 5 выборки-хранени и преобразователем 8 напр жени в интервал времени; выходы 5 и Б выходы управлени формирователем 12 временных .сдвигов ; §ыход 1 - выход сигнала, стробирующего реверсивный счетчик 9; выходы Э и 6 - выходы сигналов управлени генератора 10.
Функциональный преобразователь работает в два цикла, каждый из которых состоит из нескольких тактов.
В каждом такте первого цикла осуществл етс : зар д конденсатора 7 от источника 1 эталонного напр жени с последующим разр дом на вход интегратора 4, причем врем между размыканием ключа 2 и замьпсанием ключа 3 равно TQ ; интегрирование интегратором отрицательного напр жени источника 1 эталонного напр жени в течение времени дТ, обусловленного напр жением на выходе блока 5 выборки-хранени ; выборка выходного напр жени интегратора 4 блоком 5 выборки-хранени с последующим запоминанием в течение следующего такта.
Второй цикл отличаетс от первого только тем, что врем между размыканием ключа 2 и замыканием ключа 3 равно XTj, где X 7/0.
Калиброванна временна задержка TQ и ХТ0 между размыканием ключа 2 и замыканием ключа 3 осуществл етс с помощью формировател 12 временных сдвигов, который может представл ть набор управл емых линий задержек (например , на RC. -цепочках) или набор управл емых ждущих мультивибраторов (возмомшы и другие реализации формировател 12 временных сдвигов).
0
В каждом из циклов работы функционального преобразовател блок 6 cifflxpoнизации обеспечивает подключение требуемой линии задержки (на врем Т- в первом цикле и на врем ХТ - во вто5 ром) .
Выведем уравнение преобразовани дл первого цикла работы.
Предположим, перед началом преобразовани напр жение на выходе блока 5
0 выборки-хранени равно Оц , а зар д на ко1зденсаторе 7 равен нулю.
Так как напр жение на выходе блока 5 выборки-хранени равно U ц , то ключ 13 будет замкнут на врем
5
где К - коэффициент преобразовани преобразовател 8 напр жени в интервал времени. При замыкании ключа 13 на врем Тц напр жение на выходе интегра0 тора 4 равно
) RC ,
KH
где Кп - коэффициент передачи блока 5 выборки-хранени ;
i - сопротивление интегратора по входу подачи компенсирующего отрицательного напр жени источника 1 эталонного напр жени ;
0
С/ - емкость конденсатора интегратора 4;
Fg - напр жение источника 1 эталонного напр жени .
При замыкании ключа 2 на врем .Т
5 напр жение на конденсаторе 7 равно
V-b,(,
где t;/ - посто нна времени цепи зар да конденсатора 7 при замкнутом ключе 2.
При последующем замыкании ключа 3 напр жение на интеграторе 4 станет равным
/ -Tl.C
.
. 21+р н-е L
и
RC. oV /Сд
Claims (3)
- где C-j - емкость конденсатора 7. При злмыкании ключа блока 5 выборки-хранени , напр жение на ее выходе равно при получают V. Р Ur o57 n Аналогично , после окончани второго такта КЦБ . рс После окончани h -го такта получаю С п Г -iH г 4-T Выражение Uy, состоит из двух ча тей: геометрической прогрессии, сход щейс при выполнении услови RC, и убывающего, при этом же условии, члена. В результате, при выполнен ш услови Uf, в установившемс режиме () напр жение на выходе блока 5 выборки-хранени равно п После преобразовани этого напр жен в интервал времени получают T,-KU.RC,. Формулу с учетом погрешности уте ки конденсатора 7 и ключей 2 и 3 за врем TQ и за врем разр да конде сатора 7 на интегратор 4 можчо зап сать в виде ТОе RST суммарное сопротивление п раллельно включенных сопротивлений утечки RN( конденсатора 7:И сопротив лений закрыгъ1Х ключей 2 и 3. Количество тактов в цикле выбира в зависимости от параметра сходимос S и требуемой погрешности преобраз вани f , Обычно число тактов л 4 Допустим, п « 6. 66 Выход преобразовател 8 напр .жсии в интервал времени соедЯйен с одним стробирующим входом реверс:ивного счетчика импульсов 9, а блок 6 синхронизации , соединен с другим стробирующим входом реверсивного счетчика импульсов 9. По истечении 6-го такта первого цикла преобразовани блок 6 синхронизации стробирует реверсивный счетчик 9 импульсов и одновременно подключает выход генератора 10 к суммкруюшему входу реверсивного счетчика 9 импульсов . Следовательно, в течение времени Ту,, реверсивный счетчик 9 импульсов насчитает Nj импульсов от генератора 10 где Jfjj - частота генератора 1О. Уравнение преобразовани дл второго цикла можно получить аналогично выражению дл Во втором цикле работы функдиоргаль- ного преобразовател после окончани 6-го такта блок 6 стробирует реверсивный счетчик 9 импульсов и подключает выход генератора 10 ко входу делител 11 частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 9 импульсов. Частота на выходе делител 11 частоты определ етс выгде О , ражением в этом случае код, записаннъгй в реверсивный счетчик 9 импульсов, определ етс выражением V Nffo nt- fo niУчитыва выражени Т и Т,-,,- , последнюю формулу можно записать в виде . 1 в U 01 тгг Если выбрать - 1 , то последнее выражение будет иметь вид ,o(-)fAC7 , где (1-E) oonst. Таким образом, погрешность от утечки конденсатора 7 и ключей 2 и 3 скомпенсирована . Введение в устройство преобразовател напр жени в интервал времри, реверсивного счетчргка импульсов, генератора , делител частоты, .формировател временных сдвигов и ключа с соответствующими св з ми выгодно отличают пред ложенный функшюналъный преобразовател от известного, поскольку увеличе а точность преобразовани , уменьшены требовани к стабильности некоторых блоков преобразовател . В частности, в уравнен преобразовани предлагаемого функцио- надьного преобразовател не входит напр жение источника 1 эталонного напр жени и поэтому требовани к его стабильности уменьшены, в отличие от известного функционального преобразовател в уравнение преобразовани i которого входит напр жение Eg источника эталонного напр жени . В предлагаемом устройстве, в отличие от известного, нет эталонного конденсатора в цепи об- ратной св зи, поэтому соответственно уменьшаетс и погрешность преобразовани за счет исключени утечки эталон ного конденсатора и соответствуюш.их ключей.. Коэффициент передачи вновь вводимого блока преобразовател напр жени в интервал времени также не входит в уравнение преобразовани , поэтому и тре бовани к нему невысокие. Этот преоб- разователь может быть построен по прос тейшей схеме интегрирующего типа. Введение преобразовател напр жени в интервал времени в предложенное устройство позвол ет не только уменьшить погрешность преобразовани за счет исключени погрешности нестабильности источника эталонного напр жени и утеч ки эталонного конденсатора и соответствующих ключей, но и облегчить выполнени алгоритма коррекции погрешностей и пре разование емкости в цифровой код. Предложенный функциональный преобразователь с коррекцией погрешности мо но использовать в процессе контрол емкостей запоминающих элементов сег- нетоэлектрических матриц типа ЗО7РБ1 где в процессе технологического контро параметров элементов матриц измерение электрической емкости составл ет примерно половину всех электрических измерений . При этом процесс контрол емкостей запоминающих элементов может быть легко автоматизирован, что приведет к повьпиению производительности труда и к уменьшению числа зан тых контролем людей. Высока точность устройства позвол ет в процессе контрол задавать узкое поле допуска. Это очень с позиций точнсюти управлени технологическим процессом, поскольку позвол ет уволи шrь йроцент выхода годных изделий. Формула изобретени Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные источник эталонного напр жени , первый и второй ключи, интегратор и блок выборки-хранени , накопительный котшенсатор , включенный между общим выводом первого и второго ключей и шиной нулевого потенциала, и блок синхронизации , первый и второй выходы которого подключены соответственно к управл ющим входам первого ключа и блока выборки-хранени , отличающийс тем( что, с целью повьпиени точности преобразовани , в него введены преобразователь напр жени в интервал времени, реверсивный счетчик импульсов , генератор, делитель частоты, третий ключ и формирователь временных сдв1П ов, информационный и управл ющий входы которого подключены к третьему и четвертому выходам блока синхронизации , а выход добдинен с управл ющими входами второго и третьего ключей, включенных между вторым выходом источника эталонного напр жени и вторым входом интегратора, вход преобразовател напр жени в интервал времени подключен к выходу блока вы- борки-хранени , выход соединен с первым стробирующим входом реверсивного счетчика импульсов, а управл ющий вход св зан с п тым выходом блока синхронизации , шестой и седьмой выходы которого подключены соответственно ко второму стробирующему входу реверсивного счетчика импульсов и управл ющему входу генератора, причем сук(мируюцщй вход реверсивного счетчика импульсов непосредственно, а вычитающий вход через делитель частоты подключены к выходу генератора, а выход реверсивного счетчика вл етс выходом преобразовател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3646545, кп. 286 - 29О, опублик. 1979.
- 2.Патент США 3435196, кл. 286 - 29О, опублик. 1976.
- 3.Авторское свидетельство СССР № 679997, кл. S06G 7/26, 1978 (прототип).)2 f2fuz.210 DSf21 D7Mf/JPS
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802982024A SU920766A1 (ru) | 1980-05-28 | 1980-05-28 | Функциональный преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802982024A SU920766A1 (ru) | 1980-05-28 | 1980-05-28 | Функциональный преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU920766A1 true SU920766A1 (ru) | 1982-04-15 |
Family
ID=20917728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802982024A SU920766A1 (ru) | 1980-05-28 | 1980-05-28 | Функциональный преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU920766A1 (ru) |
-
1980
- 1980-05-28 SU SU802982024A patent/SU920766A1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4857933A (en) | Analogue to digital converter of the multi-slope type | |
SU920766A1 (ru) | Функциональный преобразователь | |
JPH0820473B2 (ja) | 連続的周期−電圧変換装置 | |
US3631467A (en) | Ladderless, dual mode encoder | |
SU733102A1 (ru) | Цифровой вольтметр | |
SU970683A2 (ru) | Устройство врем -импульсного преобразовани напр жени посто нного тока в число | |
SU1190300A2 (ru) | Преобразователь сопротивлени в частоту импульсов | |
SU1721434A1 (ru) | Емкостно-электронный преобразователь перемещени | |
SU1316089A1 (ru) | Аналого-цифровой преобразователь | |
SU1091090A1 (ru) | Фазометр | |
SU1444942A1 (ru) | Устройство дл измерени характеристик аналого-цифровых преобразователей | |
SU641390A1 (ru) | Устройство дл сравнени аналоговых сигналов | |
SU905878A1 (ru) | Устройство дл измерени параметров конденсаторов | |
SU1702527A1 (ru) | Устройство дл преобразовани временного интервала в напр жение | |
SU450112A1 (ru) | Способ цифрового измерени мгновенной частоты медленно мен ющихс процессов | |
SU953590A1 (ru) | Преобразователь фазового сдвига в напр жение | |
SU1594468A1 (ru) | Устройство контрол параметров масштабирующих преобразователей | |
SU826286A1 (ru) | Устройство для автоматических контроля параметров систем управления 1 | |
SU479119A1 (ru) | Устройство дл централизованного контрол | |
SU1420547A1 (ru) | Цифровой фазометр | |
SU682845A1 (ru) | Цифровой измеритель сопротивлени | |
SU467361A1 (ru) | Интегратор напр жени | |
SU684561A1 (ru) | Функциональный генератор напр жени | |
SU679997A1 (ru) | Функциональный преобразователь | |
SU1109765A1 (ru) | Функциональный преобразователь |