Преобразователь частоты в напряжение

Преобразователь частоты в напряжение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заяалемо141 276 {21) 2428/54/18-21 с присоединением заяеки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 05.10.79,Бюллетень Йо 37

Дата олубликоеанмя опмсанмя

Союз Советских

Социалистическии

Реслублик

« L690404

С5!)М. Кл.2

С 01 Я 23/02

Государственимй коимте

СССР по делам изобретения н открытий (53) УДК 621. 317. 7. . 361 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A ° В.Власенко, В.Б.Давыдов, А,Ю.Пудров и Ю.A ..Торопов !

Ленин градс кий ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Уль янова (Ленина ) (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в устройствах для контроля и измерения частоты, а также в системах автоматического управления с частотными датчиками.

Известны преобразователи частоты в напряжение, содержащие входной формирователь, интегрирующий конденсатор, выпрямительный мост, операционный усилитель, резистор и конденсатор нагрузки, причем к выходу входного формирователя подключен интегрирующий конденсатор, вторая обкладка которого подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого заземлен, а. между инвертирующим входом и выходом включена одна иэ диагоналей выпрямительного моста, BQ вторую диагональ которого включен резистор и конденсатор нагрузки f1).

Недостатками известных преобразователей является инерционность, обусловленная приМенением реактивных элементов, а также низкая точность.

Из известных преобразователей частоты в напряжение наиболее близким по технической сущности является прибор для измерения частоты, содержащий входной формирователь, устройство управления, опорный генератор, три вентиля, два суммирующих счетчика, схему контроля кода, устройство памяти, цифроаналоговый преобразователь, три операционных усилителя и семь резисторов, причем выход входного формирователя соединен с устройством управления, первый выход которого соединен со входом первого вентиля, а второй — co входом второго вентиля и с установочным входом первого счетчика, при этом вторые входы вентилей соединены с выхо2О дом опорного генератора; выход первого вентиля соединен со счетным входом первого счетчика, выход предпоследнего разряда которого соединен с установочным входом второго счетчика, а выход последнего разряда — с устройством управления; выход второго вентиля соединен со входом третьего вентиля, второй вход которого соединен с выходом схемы контроля кода, а выход — со

690404

20 счетным входом второго счетчика; выход второго счетчика соединен со входами схемы контроля кода и устройства памяти, причем установочный вход устройства памяти связан с устройством управления шиной перенос, а выход — c кодовым нходом цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя, а выход — со входом второго операционного усилителя; вход перного операционного усилителя связан через первый резистор с источником постоянного напряжения, через второй резистор с собственньм входом, а через третий резистор с выходом второго операционного усилителя; выход первого операционного усилителя связан через четвертый резистор со входом третьего операционного усилителя, выход которого через пятый резистор связан с собственным входом, а через шестой резистор со входом второго операционного усилителя, выход которого, связанный через седьмой резистор с собственным входом, является выходом всего устройства (2).

В изнестном преобразователе в основу преобразования частоты в пропорциональную ей аналоговую величину положен известный приближенный метод разложения в ряд, н котором учитывается только первый член.

Недостатками известного преобразователя являются невысокая точность преобразования и узкий диапазон преобразуемых частот.

Цель изобретения — повышение точности преобразования и расширение диапазона преобразуемых частот.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь частоты в напряжение, содержащий входной формирователь, блок управления, опорный генератор, дна вентиля, суммирующий счетчик, блок контроля ко-да, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь и операционный усилитель, причем выход входного формирователя соединен со входом блока управления, первый выход которого соединен со входом первого вентиля, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, а ныход — со входом второго вентиля, второй вход которого соединен с выходом блока контроля кода, вход которого соединен со входом блока памяти, Установочный вход которого связан со вторым выходом блока управления, а выход — со входом цифроаналогового преобразователя, при этом установочный вход суммирующеro счетчика соединен с третьим выходом блока управления, дополнительно введены вычитающий счетчик, второй блок памяти и второй цифроаналоговый преобразователь, причем счетные входы суммирующего и вычитающего счетчиков соединены с выходом второго вентиля, выход нычитающего счетчика соединен со входом первого блока памяти, установочный вход вычитающего счетчика связан с четвертым выходом блока управления, выход суммирующего счетчика связан со входом второго блока памяти, установочный вход которого связан со вторым выходом блока управления, а выход второго блока памяти связан со входом второго цифроаналогового преобразователя, включенного в обратную связь операционного усилителя, вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а выход является выходом устройства.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Выход входного формирователя 1 соединен со входом блока управления

2, выход которого соединен со входом вентиля 3, Второй вход вентиля 3 соединен с выходом опорного генератора 4, а выход — со входом вентиля 5, выход которого соединен со счетными входами нычитающего счетчика 6 и суммирующего счетчика 7, установочные входы которых связаны с блоком управления 2 шинами 8 и 9 соответственно. Выход вычитающего счетчика 6 соединен со входами блока памяти 10 и блока контроля кода 11, выход которого соединен со вторым входом вентиля 5. Выход суммирующего счетчика

7 соединен со входом блока памяти

12. Установочные входы блока памяти

10 и 12 связаны с блоком управления 2 шиной 13. Выходы блоков памяти 10 и 12 соединены с кодовыми входами цифроаналоговых преобразователей 14 и 15 соответственно. Выход цифроаналогового преобразователя 14, на вход которого подается опорное напряжение Uo„, связан через резистор со входом операционного усилителя 16, в обратную связь которого включен цифроаналоговый преобразователь 15. Выходное напряжение U,„ операционного усилителя 16 является выходным сигналом всего устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии вентиль 3 закрыт, вентиль 5 открыт, в вычитающем счетчике 6 записан код N еЫ соответствующий максимальному периоду входного сигнала, а суммирующий счетчик 7 обнулен.

690404 т и и — разрядности кодов Мдт соответственно. Подставив н формулу значение кодов М и д,Т получим, что

17ь Т где и М эту

"т следовательно выходное напряжение преобразователя пропорционально абсолютному отклонению частоты входного сигнала (от ее минимального значения

По окончании команды перенос блок управления 2 выдаст по шынам

8 и 9 команду, согласно которой в вычитающем счетчике 6 будет записан код Ят, а суммирующий счетчик 7 обнулйтс.я. Таким образом в течение второго периода входного сигнала производится перезапись кодов М и К в устройства памяти и подготовка счетчиков к работе

В течение третьего периода в счетчиках будут записаны новые значения кодов Хд и и, которые в течение следующего периода будут переписаны в устройства памяти и т.д.

В случае, если частота входного сигнала t меньше, чем частота то блок контроля кода 11 закроет вентиль 5, прекратив тем саПосле начала работы устройства входной сигнал неизвестной частоты k, пройдя входной формирователь

1, поступает в блок управления 2, который открывает вентиль 3 на вреп.ч Т, равное первому периоду входного сигнала. Импульсы высокой частоты f с выхода опорного генератора 4 через открытые вен тили 3 и 5 поступают на счетные входы вычитающего счетчика б и суммирующего счетчика 7. По окончании первого периода входного сигнала в вычитающем счетчике б будет записан кодйдт(т;т) f,, а в суммирующем счетчике 7 код Nт Т i . По окончании первого периода входного сигнала блок управления 2 закроет вентиль 3 и передаст по шине 13 команду перенос, по которой коды Мдт и Мт будут переписаны в блоки памяти .10 и 12 соответственно, к выходам которых подключены цифроаналоговые преобразователи

14 и 15, представляющие собой дискретные делители напряжения типа

lt-2R и системы вентилей.

При этом напряжение U, на выъы ходе операционного усилителя 16 установится в соответствии с известной формулой:

"т ь м поступление импульсов с выхода опорного генератора 4 на входы счетчиков б и 7 еще до окончания периода. При этом в блоке памяти

10 по команде перенос запишется нулевой код и напряжение на выходе операционного усилителя будет равно нулю.

Точность предлагаемого устройстна может быть повышена за счет увеличения времени измерения до величины, кратной периоду входного сигнала .

Формула изобретения

Преобразователь частоты в напряже-. ние, содержащий входной формирователь, блок управления, опорный генератор, два вентиля, суммирующий счетчик, блок контроля кода, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь и операционный усилитель, причем вы25 ход входного формирователя соединен со входом блока управления, первый вход которого соединен со входом первого вентиля, второй вход которого соединен с выходом опорного

30 генератора, а выход — со входом второго вентиля, второй вход которого соединен с выходом блока контроля кода, вход которого соединен со входом блока памяти, установочЗ5 ный вход которого связан со вторым выходом блока управления, а выход— со входом цифроаналогового преобразонателя, при этом установочный вход суммирующего счетчика соединен с третьим выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования и расширения диапазона преобразуемых частот, в него дополнительно введены вычитающий счетчик, второй блок памяти и второй цифроаналогоный преобразователь, причем счетные входы суммирующего и вычитающего счетчиков соединены с выходом второго вентиля, выход вычитающего счетчика соединен со входом первого блока памяти, установочный вход вычитающего счетчика связан с четвертым ныходом блока управления, выход суммирующего счетчи$5 ка соединен со входом второго блока памяти, установочный вход которого связан со вторым выходом блока управления, а выход второго блока памяти связан со входом второго фо цифро-,аналогового преобразователя, включенного в обратную связь операционного усилителя, вход которого соединен с выходом первого цифроан алогового преобразователя, а выход является выходом устройстна.

690404

Составитель В.Еремеев

Техрец R Бабурка Корректор А,Гриценко

ФРедактор Д. Мепуришвили

Заказ 5956/42

Тираж 1090 Под пи си ое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ClrJA М 3704414, кл. G 01 Я 23/14.

?. Гитис Э.И: Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройс в 4 M. Энергия, 1975, ст. 5-281.