Преобразователь емкости в пропорциональное изменение частоты

Преобразователь емкости в пропорциональное изменение частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i» 5005о4 т - 1,- а О.

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.11.71 (21} 1716050/26-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.01.76, Бюллетень № 3 (45) Дата опубликования описания 02.07.76 (51) M. Кл. Н 03К 13/02

Q 01R 27/26

Гасударственный камитет

Савета Министрав СССР па делам изааретений и аткрытий (53} УДК 6 8 1. 32 5 (088.8) (72} Авторы изобретения И. Ф. Островский Э. К. Шахов, В. М. Шляндин и С. М. Телегин (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЕМКОСТИ B ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЕ

ИЗМЕНЕНИЕ IACTOTbJ

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых системах специального и универсального назначения.

Известны преобразователи емкости в 5 частоту, основанные на частотном уравновешивании мостовой схемы, содержащей преобразуемую емкость. Однако эти устройства сложны и требуют большого времени установления выходной встоты (до 50 мсек), 10

Кроме того, известен преобразователь емкости в частоту на базе структуры с переключением направления интегрирования, содержащий основной и вспомогательный интеграторы, выполненные на базе диффе- 15 ренциальных усилителей постоянного тока, усилитель»ограничитель и дели ель напряжения. Для получения перепадов напряжения, прямопропорциональных величине преобразуемой емкости, последнюю включают в дифференцируюшую цепь, на вход которой поступает линейно изменяющееся напряжение с выхода вспомогательного интегратора. Для получения удовлетв-.рительной точности преобразования необходимо использовать дифференцирующий усилитель, что ведет к усложнению схемы и появлению эффекта "засыпания" преобразователя, Кроме того, этому преобразователю свойственна сильная зависимость результата преобразования от величины потерь в конденсаторе.

Цель изобретения» повышение точности преобразования и упрощение преобразователя, Достигается это за счет того, что выход усилителя-ограничителя через делитель напряжения подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока основного интегратора, а также к входу вспомогательного интегратора и к неинвертирующему входу его дифференциального усилителя, причем преобразуемая емкость подключена между обшей шиной и инвертируюшим входом дифференциального усилителя вспомогательного интегратора, выход которого соединен с входом основного интегратора, а выход последнего подключен к входу усилителя » ограничителя.

На чертеже дана структурная схема преобразователя. Она содержит вспомога5ОО584

3 тельный интегратор 1 на базе дифференциального усилителя постоянного тока 2, в цепь отрицательной обратной связи которого включена образцовая емкость 3, преобраз, е мую емкость 4, основной интегратор 5, выполненный на базе дифференциального усилителя 6, усилитель»ограничитель 7 и дели тель напряжения 8.

В процессе преобразования разнополярные перепады напряжения с выхода усилите- 10 ля-огра ничителя 7 через делитель напряж ения 8 с коэффициентом деления, равным . 1, поступают на неинвертирующий вход диффе ренциального усилителя постоянного тока 6 и непосредственно на вход дифференциально- 15 го усилителя постоянного тока 2. При этом на выходе вспомогательного интегратора 1 образуются скачки напряжения амплитудой х

U (1+ ) °

20 о о где U - амплитуда перепадов напряже0 ния с выхода усилителя-ограничителя 7;

С - величина преобразуемой емкости 4; х

С вЂ” величина образцовой емкости 3. о

С целью ликвидации линейно-изменяющейся составляющей напряжения на выходе интегратора 1 (что достигается путем увели30 чения постоянной времени интегратора) его вход также подключен к выходу усилителяограничителя 7. Таки л образом, использо» вание интегратора 1 в режиме, представ

3$ ленном на чертеже, позволяет получить скачки напряжения, пропорциональные величине преобразуемой е скости, Характер процессов на выходе основного интегратора 5 за цолупериод работы преоб4Î разователя может быть описан следующим чравнением Up г <

0 Г n RC(i. k)

0 где ЯС - соответственно суммирующее со противление и емкост1 в цепи отрицательной обратной связи дифференциального усилителя постоянного тока 6;

К - его коэффициент усиления;

- текущее зна ение времени, После простейших преобразований с уче-50 том полной аналогии процессов в следующий полупериод получим функцию преобразо вания в виде

1 E n --1 и Сх )

2 Со Г 55

4 где = ЯС вЂ” эквивалентная постоянная времени интегратора 5.

Из последнего выражения видно, что на

Ь ильная частота при неизо формула изобретения

Преобразователь емкости в пропорциональное изменение частоты, содержащий основной и вспомогательный интеграторы, выполненные на базе дифференциальных уси лителей постоянного тока, усилитель-огра ничитель и делитель напряжения, о т л ича ю щий с я тем, что, с цельюповышения точности преобразования и упрощения устройства, выход усилителя-ограничи теля через делитель напряжения подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя постоянного тока основного интегратора, а также к входу вспомогательного интегратора и к неинвертирующему входу его дифференциального усилителя, причем преобразуемая емкость подключена между общей шиной и инвертирующим входом дифференциального усилителя вспомогательного интегратора, выход которого соединен с входом основного интегратора, а выход последнего подключен к входу усилителя-ограничителя.

2 менной величине эквивалентной постоянной времени интегратора 5 полностью определяется величиной коэффициента деления делителя 8. При п -1 (напряжение U поло ностью поступает на неинвертирующий вход диффе: е циального усилителя постоянного тока: ) начальная частота равна нулю и выхо, ная частота преобразователя линейно связана с величиной преобразуемой емкости4.

Следует отметить, что дгнная структу» ра преобразователя при надлежащем выборе амплитуды перепадов напряжения о по стоянной времени вспомогательного интегратора 1 и начальной частоты о может быть использована для преобразования в частоту емкости с потерями.

Таким образом, преобразователь емкости в пропорциональное изменение частоты обладает достаточно высокими точностными характеристиками, простотой схемной реализации при сохранении высоких динамических характеристик, свойственных структурам с пе реключением направления интегрирования.

500584

Составитель E е данона

ТехРед 3 1араненко КоРРектоР Л.БРахнина

Редактор Eд ончар

Заказ,5 3 M

Подписное

Тираж 1929

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24

П,11ИИПИ осударственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4