Преобразователь напряжения в частоту

Преобразователь напряжения в частоту

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий компаратор, одвовибратор, резистор, конденсатор и операционный усилитель, инвертирующий вход которого через резистор подключен к входу устройств, одна обкладка конденсатора соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, а другая - с входом компаратора , выход которого соединен с входом одновибратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены источник опорного напряжения, второй операционный усилитель и двухпозиционный ключ, причем выход источника опорного напряжения подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя , инвертирующий вход которого 9 соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, входы двухпозиционного ключа подключены к выходам операционных усилип лителей, его выход подключен к вхо- ; ду компаратора, а управляющий вход ключа соединен с выходом одновибратора . Vtijf -H }--Hf 1 Ч

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! I) (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ авиа. 1 (21) 3515508/24-21 (22) 26. 11.82 (46) 23.09.85. Бюл. У 35 (72) В.И. Андреев, М.Ю. Михеев, Б.В. Чувыкин, Э.К. Шахов и В.Н. Шляндин (71) Пензенский политехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) Прянишников В.А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока. - Л.: Энергия, 1976, с. 139140.

Авторское свидетельство СССР

В 651478, кл. Н 03 К 13/20, 1977. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В ЧАСТОТУ, содержащий компаратор, одиовибратор, резистор, конденсатор и операционный усилитель, инвертнрующнй вход которого через резистор подключен к входу устройства, одна обкладка конденсатора соединена с инвертирующнм входом операционного усилителя, а другая — с входом компаратора, выход которого соединен с входом одновибратора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены источник опорного напряжения, второй операционный усилитель и двухпозиционный ключ, причем выход источника опорного напряжения подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, входы двухпозиционного ключа подключены к выходам операционных усили. лителей, его выход подключен к входу компаратора, а управляющий вход ключа соединен с выходом одновибратора.

u-u"® М г

< «uî u„(t) дЦ т — Д

Очевидно что ау+ + hUñ = О.

Подставляя равенства (1) и (2) в последнее уравнение и разрешая

40 его относительно f = 1/Т, получим (учитывая что tz t< = t0»

t5 — tz — Т вЂ” to) 1 1x 7 uoto

1 11811

Изобретение относится к информа ционно-измерительной технике и может быть использовано в- аналогоцифровых преобразователях.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, на фиг. 2— временная диаграмма, поясняющая работу устройства. 1О

Преобразователь напряжения в частоту содержит операционный усилитель 1, резистор 2, конденсатор 3, компаратор 4, одновибратор 5, источник 6 опорного напряжения, операциопный усилитель 7, двухпозиционный ключ 8.

Инвертирующий вход операционного усилителя 1 через резистор 2 подключен к входу устройства, од- 20 на обкладка конденсатора 3 соединена с инвертирующим входом операционного усилителя 1, а другая с входом компаратора 4, выход ксторого соединен с входом одновибратора 5, а также источник 6 опорного напряжения, второй операционный усилитель

7 и двухпозиционный ключ 8, причем выход источника 6 опорного напряжения подключен к неинвертирующему 30 входу второго операционного усилителя 7, инвертирующий вход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 1, входы двухпозиционного ключа подключены к выходам операционных усилителей, его выход подключен к входу компаратора 4, а управляющий вход ключа соединен с выходом одновибратора 5.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени t< потенциал на обкладке конденсатора 3, обращенной . к компаратору 4, равен нулю. Компа- 45 ратор срабатывает (уровень сравнения равен нулю) и посредством одновибратора 5 устанавливает переключатель 8 в верхнее положение. При этом конденсатор 3 включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя 7. В результате в момент потенциал на инвертирующем входе усилителя скачком принимает значение, равное Uo, где Бо — напряжение на выходе источника 6 опорного напряжения. Лналогичный скачок имеется на входе компаратора 4 (фиг. 2).

47 2

После этого начинается заряд конденсатора 3 током где R — сопротивление резистора 2.

Ва время от t< до t< напряжение на конденсаторе получает приращение, равное

В момент t ключ 8 переключается в нижнее положение (конденсатор 3 включается в цепь отрицательной обратной связи усилителя 1). Потенциал инвертирующего входа усилителя

1 изменяется скачком от значения

U до О. Точно на такой же уровень скачком уменьшается напряжение

U „ „ на входе компаратора (фиг. 2) .

После этого напряжение на входе компаратора 4 начинает убывать.

В момент t оно достигает нулевоЭ

ro уровня, срабатывает компаратор

4 и далее процессы в схеме повторяются.

За время от t до t> отрицательное приращение напряжения на конденсаторе составит

4 дц dt. (2) 2 где Ux — среднее за время от до t> значение входного напряжения UÄ(t).

Выходная частота предлагаемого устройства не зависит от сопротивления резистора 2 (функция преобразования по формуле (3)), нестабильность которого является источником соответствующей погрешности.

Другим достоинством предлагаемого преобразователя является применение источника опорного напряжения вместо источника опорного така, что позволяет исключить преобразование опорного напряжения в опорный ток.

В предлагаемом устройстве погрешность, вносимая неидеальностью ключа 8 (например, конечные значения R замкнутого ключа и R paP зомкнутого ключа, а также остаточные токи и напряжения), практически полностью устраняется за счет того, что при любом состоянии ключа сопротИвление находится в прямой цепи преобразования замкнутого контура регулирования. При этой же причине не сказывается и влияние сопротивления Rp. Если клоч 8 находится в положении, показанном на фиг. 1, тогда наличие сопротивления R со между выходом операP ционного усилителя 7 и выходом ключа 8 приводит к воздействию на выходе ключа 8 некоторого адцитивного эквивалентного напряжения, равного

"н

U»z= о вы».ъкв э

1181147 4 где U„z — напряжение насьпцения уси— лителя 7 (вызвано действием на его входе напряжения IJD);

Rh эхв — эквивалентное (с учетом отрицательной обратной связи через конденсатор

3) выходное сопротивление замкнутой системы, включаю10 щей в себя усилитель 1 и сопротивление R в прямой цепи и конденсатор 3 в цепи обратной связи.

В. силу наличия глубокой отрицательной обратной связи воздействие

Б „ на выходе указанной замкнутой системы приводит<к незначительному изменению ошибки статизма, приведенное к входу усилителя 1 значение которой, очевидно равно экв вых.экю

"- к

25 где К вЂ” коэффициент усиления операционного усилителя 1.

Поскольку RP » R и К, » 1, вах зке наличием столь малого изменения ошибки статизма можно пренебречь.

1181147

Ьь|х

Составитель В. Пешков

Редактор М. Бланар Техред А.Бабинец Корректор О. Луговая

Заказ 5949/60 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, М(-35, Раушская наб., д. 4!5

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