Преобразователь постоянного напряжения в длительность импульсов

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

271918 ьоюа Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 12.Х1.1968 (№ 1283693, 18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 26.V.1970. Бюллетень Л 18

Дата опубликования описания 27.Х.1970

Кл. 42m5, 3, 00

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Мииистров

СССР

МПК G 06j 3/00

УДК 681.325 (088.8) И. М. Болотин, Б. А. Левинсон, В. А. Павленко и М. Г. Цикерман

Авторы изобретения

Заявитель

Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к области приборостроения и касается преобразователей постоянного напряжения в длительность импульсов, которые используются в аналого-цифровых устройствах, различных вычислительных при- 5 борах, а также в устройствах телемеханики.

Известны преобразователи постоянного напряжения в коэффициент заполнения импульсов, содержащие модулятор с двумя разнополярными входами, усилитель переменного то- 10 ка, детектор и фильтр несущей частоты в прямом канале, цепь знакопеременной обратной связи, охватывающую устройство с его выхода через инвертор и последовательное RC-звено к одноименному по полярности входу модуля- 15 тора и определяющую режим релаксации, цепь отрицательной обратной связи, замыкающуюся с выхода через тот же инвертор и фильтр частоты релаксации на второй вход модулятора. 20

Данный преобразователь преобразует сигнал постоянного напряжения в коэффициент заполнения импульсов, равный отношению длительности импульсов к периоду их следования. 25

Однако в таком преобразователе длительность импульсов с„ нелинейно зависит от амплитуды входного напряжения U,, Связь между этими величинами выражается зависимостью 30 где т, о — постоянная времени и коэффициент передачи цепи знакопеременной обратной связи;

U, — напряжение питания;

К вЂ” коэффициент усиления усилителя.

Так как в известном преобразователе коэффициент заполнения импульсов пропорционален величине входного сигнала (Ci — коэффициент пропорциональности), то период следования импульсов Т „не является стабильным и также зависит от величины U,„

Цель настоящего изобретения — повышение точности преобразования напряжения постоянного тока в длительность импульсоз.

Для этого преобразователь дополнительно содержит дифференцирующее звено, источник синхронизирующих импульсов и триггер. Прп этом, дифференцирующее звено включено между выходом инвертор а и входом триггера, второй вход которого подключен к источнику

271918 синхронизирующих импульсов, а выход соединен со входом детектора через два последовательно включенных диода.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлага:емого преобразователя; на фиг. 2 — принци.пиальная электрическая схема преооразовате,ля; на фиг. 3 — восемь временных диаграмм напряжений в различных местах схемы, отмеченных на фиг. 3 точками А, В, С, Е, F, К, i

Блок-схема содержит модулятор 1, усилитель 2 переменного тока, детектор 8, фильтр 4 несущей частоты, инвсртор 5, цепь б знакопеременной обратной связи, фильтр 7 частоты релаксации в цепи отрицательной обратной связи, дифференцирующее звено 8, симметричный триггер 9, источник 10 синхронизирующих импульсов.

Пример выполнения преобразователя по указанной блок-схеме приведен на фиг. 2, где Rl — резистор делителя цепи б знакопеременной обратной связи;

Rg — входной резистор;

Rg —,резистор цепи отрицательной обратной связи;

R.u Rp — дополнительные резисторы варикапного моста;

Rg — резистор делителя цепи 6 знакопеременной обратной связи;

/ -, — коллекторная нагрузка детектора 8;

Дь Д, C„C — элементы модулятора 1;

Ть Т вЂ” транзисторы усилителя 2 переменного тока;

T> — транзистор детектора 8;

T4 — транзистор инвертора 5;

Т,, Т6 — транзисторы симметричного триггера 9;

Тр — выходной трансформатор усилителя 2 переменного тока;

C3 — входной конденсатор усилителя 2 переменного тока;

С4, С вЂ конденсато цепи внутренней обратной связи усилителя 2;

Cq — конденсатор цепи 6 знакопеременной обратной связи;

С, Д вЂ” элементы фильтра 4 несущей частоты;

C>, Rs — элементы фильтра 7 частоты релаксации;

Cg, Rg — элементы дифференци рующего звена 8;

Д4, Д вЂ” входные диоды симметричного триггера 9;

l4, Д вЂ” развязывающие диоды.

Принцип действия преобразователя заключается в у следующем. Медленно изменяющееся входное напряжение U„,, прикладывается к варикапно-емкостному модулятору 1 через резисторы Rg, Rl, R4, Rs и, изменяя емкости р — и-элементов модулятора Д и Д, разбалансирует мост. Питание моста осуществляется через конденсаторы С4 и С от обмотки П трансформатора Тр, т. е. схема находится в режиме автогенерации на несущей частоте.

Переменное напряжение с выхода модулятора усиливается двухкаскадным усилителем 2 на транзисторах Tl и Т>.

55 б0

От обмотки П1 питается детектор 8 на транзисторе Тз, на выходе которого элементы

С и Дз являются фильтром 4 несущей частоты. Конденсатор С шунтирует транзистор Т,, а диод Д препятствует всплескам напряжения на конденсаторе отпирать транзистор I инвертора — 5, меняющий полярность проходящего сигнала.

Сигнал U âûçûâàåò закрытие транзистора Т, инвертора 5 и появление «плюсового> потенциала на его коллекторе, в результате чего создается ток в цепи С6 — Rs — Rl знакопеременной обратной связи. Разность потенциалов, возникающая при прохождении тока через резистор Р, прикладывается к мосту в той же полярности, что и U „, В схеме происходит лавинообразный процесс, транзистор Т„ полностью закрывается, и с этого момента начинает заряжаться конденсатор С6. B период заряда на мост действует сигнал, равный сумме входного напряжения, напряжения отрицательной обратной связи и напряжения, возникающего на резисторе Я при прохождении по нему зарядного тока.

Когда уменьшение зарядного тока приведет к тому, что коэффициент усиления усилителя 2 станет больше единицы, снова происходит лавинообразный процесс и напряжение в точке Д на выходе инвертора 5 скачком падает до нуля. Задний фронт импульса воздействует через дифференцирующее звено 8 (С вЂ” — Я ) на один из входов триггера 9 через диод Д4, в результате чего транзистор Ть триггера 9 открывается, а транзистор Т> закрывается. Как только транзистор Т, ичвертора 5 откроется,,начинает, разряжаться конденсатор С6, и разрядный ток создает на резисторе R< падение напряжения обратной полярности по сравнению с U„, что поддерживает усилитель 2 в запертом состоянии. Когда разрядный ток уменьшится настолько, что суммарное напряжение на входе усилителя 2 в точке А изменит знак и коэффициент усиления усилителя 2 станет больше единицы, в усилителе возникнут автоколебания на несущей частоте. Однако сигнал на обмотке 1П на входе детектора 8 не в состоянии открыть транзистор Т,, так как последний заперт от рицательным потенциалом транзистора Ть триггера 9, приложенным через диоды Д6 и Д к транзистору Тз. На второй вход триггера 9 (точка F) к диоду Дь поступают импульсы фиксированной частоты. В качестве источника таких импульсов используется например блокинг-генератор, период следования импульсов которого незначительно превышает максимальную длительность выходных импульсов.

Открытие транзистора Ть произойдет в момент подачи на второй вход триггера 9 в точку F очередного синхронизирующего импульса, и потенциал коллектора Т; (точка К) станет близкой к нулю. Диоды Д6, Д служат для того, чтобы напряжение, поступающее с обмотки 1П трансформатора на вход детектора 8 не шунтировалось открытым р — и-переходом транзистора Тü. Поэтому каждая положитель271918 ная полуволна спнусоидального напряжения на выходе усилителя 2 в точке В полностью открывает транзистор Тз, на выходе которого осуществляется фильтрация продетектированного сигнала несущей частоты.

Таким образом, знакопеременная обратная связь по цепи Сб — P<; — P, вызывает в системе релаксационные колебания в виде прямоугольных импульсов, а использованные в схеме триггер 9 и источник 10 синхронизирующнх импульсов позволяют фиксировать во врсмени момент возникновения переднего фронта этих импульсов.

При стабилизированном напря>кении питания U, постоянное напряжение на выходе фильтра 7 (/4 — C8) пропорционально коэффициенту заполнения импульсов, а при стабилизированном периоде их следования также пропорционально и длительности импульсов. Для получения линейной зависимости высокого класса ме>кду названными параметрами и (,„,. напря>ке1!ис с фильтра 7 заводится на вход моста модулятора 1 через резистор A. в качестве сигнала отрицательной обратной связи.

Предм ет пз об р ете ни я

Преобразователь постоянного напряжения в длительность импульсов, содержащий модулятор, усилитель переменного тока, детектор, фильтр несущей частоты, пнвертор, последовательное ЯС-звено и фильтр частоты релаксации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, он дополнительно содержит дпфференцирующсс звено, источник синхронизирующпх импульсов, триггер, причем дпфференциру1ощее звено включено между выходом инвертора и входом триггера, второй вход которого подкл .очен к источнику синхронизпрующих импульсов, а выход соединен со входом детектора через два последовательно включенных диода. о

Uq г а

U<

V о

U б и„

Уиг.

Составитель Е. Семенова Тскред 3. Н. Тараненко Корректор Л. А. Царькова

Редактор Е. И. Кривенко

Заказ 4049 Тираж 480 экз. Подписное

ЦНИИПП Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская паб., д. 4/5

Загорская типография