Генератор управляемой частоты
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЙТИеЬСТВУ
Со1оэ Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.09.76 (21) 2405313/18-21 с присоединением заявки /г-е (23) Приоритет—
Государственный квинтет сссР оо делам нзоорвтеннй н открытий
Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 1
Дата опубликования описания 15.05.79 (72) Автор изобретения
В. Н. Правоторов. (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР УПРАВЛЯЕМОЙ ЧАСТОТЫ
Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в устройствах измерительной техники в качестве преобразователя напряжения в частоту.
Известен преобразователь напряжениечастота, содержащий времязадающий конденсатор, управляемые генераторы тока, электронные ключи, компаратор, источник эталонного напряжения 11). Работа преобразователя основана на перезаряде конденсатора с помощью управляемых генераторов тока, выходной ток которых пропорционален входному напряжению.
Недостатком устройства является высокая сложность электрической схемы, сравнительно высокий при данной сложности преобразователя температурный коэффициент выходной частоты.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является преобразователь напряжение-частота, содержащий источник управляющего напряжения, управляемый транзисторный мост, интегрирующий усилитель, формирователь опорного напряжения, резисторы, компаратор, триггер со счетным входом, диоды (2). Работа преобразователя основана на изменении направления перезаряда конденсатора путем изменения положения его обкладок по отношению к времязадающему резистору, которое осуществляется с помощью управляемого транзисторного моста.
Недостатком такого генератора является низкая точность преобразования напряжение-частота, поскольку напряжение с конденсатора передается на вход компаратора т0 через диоды, что вызывает высокий уровень дополнительной температурной погрешности мультипликативного характера. Кроме того, в устройстве имеется сильная зависимость выходной частоты от входного сопротивления компаратора и сопротивления транзисторов управляемого моста в закрытом состоянии, что является источником дополнительной погрешности"преобразования нелинейного характера и увеличивает порог чувствительности преобразователя. Сопротивления закрытых транзисторов управляемого моста (т входное сопротивление компаратора шунтируют интегрирующий конденсатор, уменьшая постоянную времени заряда конденса661737! о
35
50 тора и уровень, к которому стремится при заряде напряжение на конденсаторе. Поскольку времязадающий резистор должен иметь сопротивление много больше, чем сопротивления открытых транзисторов управляемого моста, то величину сопротивления приходится выбирать из довольно жесткого и не всегда удовлетворительно выполняемого условия: йь //Рк))К»2К„, где Кот, Кз — сопротивления соответственно открытых и закрытых транзисторов управляемого моста;
R к — входное сопротивление компаратора;
R — сопротивление времязадающего резистора.
Цель изобретения — повышение точности и динамических свойств преобразователя.
Поставленная цель достигается тем; что в преобразователе напряжение-частота, содержащем источник управляющего напряжения, управляемый мост, интегрирующий усилитель, Момпаратор формирователь опорного напряжения, и резисторы, управляемый мост выполнен резистивно-транзисторным, два последовательно соединенных резистора которого подключены к источнику управляющего напряжения, точка соединения этих резисторов подключена к неинвертирующему входу интегрирующего усилителя, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения транзисторов управляемого моста, а выход — к первому входу компаратора, второй вход которого через резистор подключен к точке соединения резисторов управляемого моста, а выходы компаратора подключены к управляющим электродам транзисторов моста.
На чертеже приведена структурная электрическая схема генератора управляемой частоты.
Схема генератора содержит управляемый резистивно-транзисторный мост 1, включающий резистивный делитель напряжения с резисторами 2 и 3, цепочку последовательно включенных полевых транзисторов 4 и 5, интегратор, состоящий из операционного усилителя 6, времязадающих резистора 7 и конденсатора 8, а также резистора 9, соединенного" с неинвертирующим входом усилителя 6, компаратор 10 с парафазным выходом, содержащий парафазный усилитель 1! и резисторы 12, 13, 14 формирователь 15 опорного напряжения, выполненный-на резисторе 16 и стабилитронах 17, 18 компенсированного типа и источник 19 управляю- Кего напряжения.
Работа генератора управляемой частоты происходит следующим образом.
Пусть исходное состояние генератора таково, что на первом выходе парафазного усилителя 1l,имеется положительное напряжение . В этом случае формирователь 15 опорного напряжения образует опорное напряжение также положительной полярности, полевой транзистор 4 открыт, а транзистор
5 закрыт. На интегратор при этих условиях подается напряжение с источника входного сигнала положительной полярности, а на выходе усилителя формируется линейно падающее напряжение, скорость изменения которого пропорциональна напряжению входного сигнала. В момент достижения напряжением на выходе интегратора порогового значения, усилитель 11 компаратора опрокидывается и переходит в новое состояние.
В новом состоянии на первом выходе усилителя 11 имеется отрицательное напряжение, а на втором выходе — положительное. В этом случае транзистор 4 оказывается закрыт, а транзистор 5 — открыт, и на вход операционного усилителя 6 интегратора теперь подается отрицательное напряжение от источника !9 управляющего напряжения.
На выходе интегратора образуется линейно нарастающее напряжение со скоростью нарастания пропорциональной напряжению входного сигнала. Схема находится в новом состоянии до тех пор пока напряжение на выходе интегратора не достигнет порогового значения обратной полярности. Компарация напряжения интегратора с напряжением на прецизионных компенсированных стабилитронах позволяет строго стабилизировать амплитуду треугольных колебаний. Гребования к входному сопротивлению компаратора невысокие, так как формирование треугольных колебаний происходит на интеграторе, построенном на операционном усилителе, и значит, в большой степени, нечувствительным к нагрузке. Амплитуда треугольных колебаний задается соотношением сопротивлений резисторов 12, 13 компаратора.
В данном преобразователе второй вход парафазного усилителя 11 через резистор 14 подключен к выходу резистивного делителя управляемого моста 1, что оказывается необходимым для улучшения его динамических свойств. В ряде случаев сигнал источника управляющего напряжения может содержать короткие импульсы помех или иметь на отдельных участках характер быстро изменяющейся функции. Все это вызывает синхронные изменения на выходе интегратора и может вызывать преждевременное или с запаздыванием срабатывание компаратора 10. С целью устранения названного эффекта в генераторе имеется описанное подключение одного из входов компаратора, что компенсирует колебания напряжения на неинвертирующем входе интегрирующего усилителя 6 (а значит и на выходе интегратора) путем синхронного смещения порога срабатывания компаратора О.
661737
Формула изобретения
Составитель Г. Смелова
Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко
Тираж 1059 Подписное
ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор В. Лукин
Заказ 2508/62
В данном изобретении совсем не требуется, чтобы сопротивление времязадающего резистора 7 было значительно больше сопроФ тивления закрытого транзистора управляемого моста 1, а достаточно, чтобы;
2 R // R з.т >) R о. т что позволяет не только в значительно больших пределах выбирать значение сопротивления времязадающего резистора 7, чем в прототипе, но и в большей мере удовлетво- рять приведенное условие, уменьшив тем самым дестабилизирующее действие паразитных параметров управляемого моста.
Практически такое схемное решение позволяет более чем на порядок увеличить точность преобразования напряжения в частоту. 15
Генератор управляемой частоты, содержащий источник управляющего напряжения, управляемый мост, интегрирующий усилитель, компаратор формирователь опорного напряжения и резисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и динамических свойств преобразования, управляемый мост выполнен резистивно-транзисторным, два последовательно соединенных резистора которого подключены к источнику управляющего напряжения, точка соединения этих резисторов подключена к неинвертирующему входу интегрирующего усилителя, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения транзисторов управляемого моста, а выход — к первому входу компаратора, второй вход которого через резистор подключен к точке соединения резисторов управляемого моста, а выходы компаратора подключены к управляющим электродам транзисторов моста.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Журнал Electronik."№ 3, 1972, р. 83.
2. Прянишников В. А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока. Ленинград, «Энергия», 1976, с. 138, рис. 3 — 21.