преобразователь интервала времени в постоянное напряжение
Классы МПК: | H03M1/50 с промежуточным преобразованием во временной интервал H03K9/06 импульсов, модулированных по частоте или скорости следования |
Автор(ы): | Кузнецов М.И. |
Патентообладатель(и): | Кузнецов Михаил Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-10-16 публикация патента:
30.01.1994 |
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразователях цифра - аналог, в качестве демодулятора в устройствах магнитной записи информации и ее передачи в линиях связи с частотно-импульсным представлением данных, а также в моделях совместно с модулятором с линейно-изменяющимся напряжением. Цель изобретения - повышение точности преобразования при расширении диапазона изменения преобразуемых временных интервалов. Для достижения цели в предлагаемом устройстве, содержащем формирователь управляющих сигналов, канал формирования линейно изменяющегося напряжения, включающий источник эталонного напряжения, интегратор с время-задающей RC-целью, схему сброса и схему переключения режимов работы, а также схему формирования и считывания выходного сигнала, в формирователь управляющих сигналов введена схема компенсации временных искажений в виде двух параллельно связанных входами формирователей одиночных положительных импульсов с дифференциальной регулировкой длительности, выходами соединенных с логическим элементом 2ИЛИ - НЕ, при этом вход схемы компенсации временных искажений подключен к выходу формирователя скачкообразно изменяющегося напряжения, выход - к входу введенного формирователя положительных импульсов считывания малой длительности. Схема сброса, выполненная на двух электронных переключателях в виде динистора и тринистора, управляющий электрод которого является управляющим входом схемы сброса, связана со схемой переключения режимов работы, выполненной на биполярном транзисторе, коллектор которого соединен с выходом канала формирования линейно изменяющегося напряжения, с сигнальным входом схемы формирования и считывания выходного сигнала на электронном ключе. Последняя подключена к элементу аналоговой памяти и через повторитель с высокоомным входом и низкоомным выходом к выходной шине преобразователя. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛА ВРЕМЕНИ В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий формирователь управляющих сигналов, вход которого является входной шиной, а первый и второй выходы соединены с управляющими входами соответственно канала формирования линейно изменяющегося напряжения и схемы формирования и считывания выходного сигнала, информационный вход которой соединен с выходом канала формирования линейно изменяющегося напряжения, содержащего источник эталонного напряжения, схему переключения режимов и интегратор со схемой сброса, выход которого является выходом канала линейно изменяющегося напряжения, управляющим входом которого является управляющий вход интегратора со схемой сброса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования при расширении диапазона изменения временных интервалов, в него введены элемент аналоговой памяти и повторитель с высокоомным входом и низкоомным выходом, выход которого является выходной шиной, а вход соединен с выходом элемента аналоговой памяти, вход которого соединен с выходом схемы формирования и считывания выходного сигнала, при этом формирователь управляющих сигналов выполнен на формирователе скачкообразно изменяющегося напряжения, формирователе импульсов сброса малой длительности, формирователе положительных импульсов считывания малой длительности и схеме компенсации временных искажений, содержащей элемент 2ИЛИ - НЕ и два формирователя одиночных положительных импульсов с дифференциальной регулировкой длительности, входы которых объединены и соединены с выходом формирователя скачкообразно изменяющегося напряжения, вход которого является входом формирователя управляющих сигналов, а выходы формирователей одиночных положительных импульсов с дифференциальной регулировкой длительности соединены с соответствующими входами элемента 2ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с входом формирователя положительных импульсов считывания малой длительности, выход которого соединен с входом формирователя импульсов сброса, выход которого и выход формирователя положительных импульсов считывания малой длительности являются соответственно первым и вторым выходами формирователя управляющих сигналов, причем в канал формирования линейно изменяющегося напряжения введены источник стабилизированного напряжения и резистор с постоянным сопротивлением, схема переключения режимов работы выполнена на транзисторе, интегратор со схемой сброса выполнен на операционном усилителе, конденсаторе, резисторе с переменным сопротивлением, динисторе и тринисторе, управляющий электрод которого и база транзистора соединены с первым выводом резистора с постоянным сопротивлением и является входом управления интегратора со схемой сброса, второй вывод резистора с постоянным сопротивлением и анод тринистора соединены с соответствующими выводами источника разнополярного стабилизированного напряжения, а катод тринистора и эмиттер транзистора соединены с первым выводом конденсатора, второй вывод которого объединен с анодом динистора, первым и вторым выводами резистора с переменным сопротивлением и подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого является шиной нулевого потенциала, а выход, объединенный с коллектором транзистора, является выходом интегратора со схемой сброса, причем катод динистора является шиной нулевого потенциала, а третий вывод резистора с переменным сопротивлением соединен с выходом источника эталонного напряжения.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах с частотно-импульсным представлением информации (линии связи, в звуко- и видеозаписи, преобразователях типа "цифроаналог" (ЦАП). Известно устройство [1] - преобразователь интервала времени в виде периода следования импульсов в постоянное напряжение, содержащее три счетных триггера, источник разнополярного эталонного напряжения, два электронных переключателя, два интегратора, два инвертора, шесть электронных ключей, два формирователя импульсов малой длительности и аналоговый сумматор. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство [2] , содержащее источник эталонного напряжения, шину нулевого потенциала, формирователь управляющих сигналов, три электронных переключателя, два интегратора со схемами сброса. Функционально эти компоненты можно объединить в формирователь управляющих сигналов, два канала формирования линейно изменяющегося напряжения с общим источником эталонного напряжения, два элемента аналоговой памяти с общей шиной нулевого потенциала, две схемы сброса интеграторов каналов, две схемы переключения режимов их работы, схему формирования и считывания выходного сигнала. Цель изобретения - повышение точности преобразования при расширении диапазона изменения временных интервалов. На фиг. 1 изображена схема преобразователя интервала времени в постоянное напряжение; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Преобразователь интервала времени в постоянное напряжение содержит входную шину 1 преобразуемого сигнала Тх, выходную шину 2 выработанного постоянного напряжения Ux, формирователь 3 управляющих сигналов, канал 4 формирования линейно изменяющегося напряжения, схему 5 формирования и считывания выходного сигнала, элемент 6 аналоговой памяти с повторителем 7 с высокоомным входом и низкоомным выходом. Формирователь 3 управляющих сигналов, вырабатывающий два управляющих сигнала считывания и сброса в виде положительных импульсов малой длительности с частотой повторения 1/Тх, состоит из формирователя 8 скачкообразно изменяющегося сигнала в виде порогового устройства с релейной характеристикой, входом подключенного к входной шине 1, выходом - к входу схемы компенсации временных искажений, состоящей из двух формирователей 9, 10 положительных одиночных импульсов с дифференциальной регулировкой длительности и параллельными входами, и логического элемента 2ИЛИ-НЕ 11, входами подключенного к выходам формирователей 9, 10, выходом - к входу формирователя 12 импульсов считывания, выходом соединенного с управляющим входом схемы 5 формирования и считывания выходного сигнала и входом формирователя 13 импульсов сброса. Канал 4 формирования линейно изменяющегося напряжения содержит источник 14 эталонного напряжения, интегратор с RC-цепью 15, 16 на операционном усилителе 17, неинвертирующим входом подключенном к шине нулевого потенциала, а инвертирующим - непосредственно к первой обкладке конденсатора 16 и через резистор 15 к "+" источника 14 эталонного напряжения, выходом соединенном непосредственно с сигнальным входом схемы 5 формирования и считывания выходного сигнала и через схему переключения режимов работы в виде биполярного транзистора 18 с второй обкладкой конденсатора 16. Схема сброса интегратора канала 4 состоит из двух электронных переключателей в виде тринистора 19 с катодом управления и динистора 20, анодом подключенного непосредственно к первой обкладке конденсатора 16, а катодом - к шине нулевого потенциала. Управляющими входами схемы сброса и схемы переключения режимов работы канала 4 являются соединенные параллельно управляющий электрод тринистора 19 и база биполярного транзистора 18, подключенная к выходу формирователя 13 импульсов сброса, связанного через резистор 21 с "-" источника разнополярного стабилизированного напряжения, с "+" которого соединен анод тринистора 19. Преобразователь интервала времени Тх в постоянное напряжение Uxработает следующим образом. Аналоговый измеряемый сигнал U1 (фиг. 2) с входной шины 1 поступает на вход формирователя 8 скачкообразно изменяющегося двухуровневого (цифрового, П-импульсного) сигнала. Интервалы времени Тх+(-) между скачками (фронтами и срезами) сформированного цифрового сигнала U22 должны быть равны интервалам времени Тх+(-) между соответствующими моментами перехода через ноль входного сигнала U1. Однако, как отмечалось выше, длительности сформированных П-импульсов не совпадают с соответствующими первичными интервалами Тх+(-) аналогового сигнала U1. При использовании, в частности, интегрального компаратора напряжения 554САЗА с эмиттерной нагрузкой положительные П-импульсы удлиняются, а отрицательные укорачиваются (на 300 нс и более). Для компенсации этих временных (фазовых) искажений в составе формирователя 3 управляющих сигналов предусмотрена схема компенсации временных искажений. Суть компенсации сводится к введению регулируемых дополнительных временных задержек в соответствии с принципом скачок цифрового сигнала, имеющий меньшее временное запаздывание (в нашем случае положительный), должен быть задержан на большую временную задержку, чем отрицательный таким образом, чтобы суммарная задержка (и в формирователе цифрового сигнала, и в схеме компенсации) скачков обеих полярностей стала одинаковой. В результате временные интервалы между срезами выходных импульсов схемы компенсации U25 соответствуют исходным интервалам Тх+(-). Сформированный цифровой сигнал U22, имеющий временные (фазовые) искажения, поступает на входы формирователей 9, 10 положительных одиночных импульсов U23, U24 с дифференциальной регулировкой длительности![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007003/964.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007003/964.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007003/964.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007003/964.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007003/964.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028t.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-2t.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-3t.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007003/964.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007005/916.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007007/981.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007007/981.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007007/981.gif)
U28(t)= U(+)вых-(Uэт/R15C16)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-4t.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-5t.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007003/964.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/8776.gif)
U28(t)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/8776.gif)
U28(Tx)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/8776.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007003/964.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-6t.gif)
0,5 <
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007003/949.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-7t.gif)
как следствие, обладает расширенным рабочим диапазоном изменения преобразуемых интервалов времени:
0 < Tx < 1 . RC (Uвых(+) - Uвых(-))
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-8t.gif)
а также возможностью изменения крутизны преобразования, соответствующей скорости изменения линейно изменяющегося напряжения U28(t):
S = U
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-9t.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-10t.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-11t.gif)
![преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, патент № 2007028](/images/patents/466/2007028/2007028-12t.gif)
за счет изменения сопротивления 15 в RC-цепи интегратора канала без каких-либо последующих регулировок, что дает возможность согласования сигнала на входе преобразователей напряжение-интервал времени (с аналогичным каналом формирования линейно изменяющегося напряжения) с выходным сигналом преобразователей интервал времени - постоянное напряжение. Просты настройка и регулировка схемы преобразователя, сводящиеся к компенсации временных искажений в формирователе скачкообразно изменяющегося напряжения с помощью дифференциальной регулировки длительностей импульсов, вырабатываемых формирователями 9, 10 схемы компенсации временных искажений, по исчезновению шумов преобразования в выходном сигнале при визуальном контроле его по осциллограмме. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 782143, кл. Н 03 К 9/06, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР N 1427569, кл. Н 03 М 1/50, 1985.
Класс H03M1/50 с промежуточным преобразованием во временной интервал
Класс H03K9/06 импульсов, модулированных по частоте или скорости следования
преобразователь частота - ток (варианты) - патент 2321163 (27.03.2008) | ![]() |
преобразователь частота-ток - патент 2274948 (20.04.2006) | ![]() |
устройство для измерения девиации частоты - патент 2138828 (27.09.1999) | |
преобразователь частоты в аналоговый сигнал - патент 2112314 (27.05.1998) | |
преобразователь период - напряжение - патент 2030108 (27.02.1995) | |
преобразователь частоты в напряжение - патент 2019914 (15.09.1994) | |
преобразователь частоты в напряжение - патент 2019028 (30.08.1994) |