Преобразователь напряжения в частоту

Преобразователь напряжения в частоту

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СИИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 3L0578 (21) 2625193/18-21 (51)М. Кп.3

Н 03 К 13/00 с присоединением заявки ¹

l осударствениый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230880. Бюллетень ¹ 31 (53) УДК 681 325 (088,8) Дата опубликования описания 230880

В, И.Губарь, В.В.Литвих, И.Ю.Сергеев, В.П.Сидоренко, Р

Г,К,Сироцинский и Ю.М.Туэ (72) Авторы изобретения

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В ЧАСТОТУ

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к преобразователям напряжения в частоту, 5

Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, источник опорного напряжения, устройство сравнения напряжений и цепь формирования импульса обратной связи (1) .

Недостатком устройства является высокая погрешность преобразования в диапазоне высоких частот выходного сигнала. 15

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий модулятор, выход которого через конденса- 20 тор, усилитель, второй конденсатор и управляемый генератор, подключенный к выходу преобразователя, который через формирователь, интегратор, элемент выборки-хранения и делитель 25 напряжения соединен со вторым входом модулятора, а выход устройства через одновибратор соедйнен с элементом выборки-хранения (2), Выходная частота преобразователя 30 связана с входным напряжением следующим соотношением:

Ьых т К по 1 к 1+к В Ф Д AH-Ka где )о — коэффициент преобразования обратной цепи;

Кдн — коэффициент передачи делителя напряжения1

К вЂ” коэффициент передачи преобЦн раэователя частоты в напряжение, состоящего из формирователя, интегратора, элемента выборки-хранения и одновибратора, Как следует нз уравнения преобразования, погрешность известного преобразователя зависит от значения коэффициента передачи блоков прямой цепи (чем больше этот коэффициент, тем меньше погрешность статизма) и от погрешности блоков цепи обратной связи, которая полностью входит в общую погрешность устройства, что предъявляет к последним очень жесткие требования. В данном случае погрешность определяется, в первую очередь, неидеальностью сформированных импульсов, т,е. завалсм фронтов. Очевидно, 758509 х Рс где U — преобразуемое напряжение, х причем U и U противоположной полярности, 3а время замыкания ключа элемента

2 выборки-хранения осуществляется выборка выходного напряжения интегратора, которое запоминается и подается на выход элемента, 2 на время до следу1 щей выборки.

Напряжение с выхода элемента 2 выборки-хранения поступает на вход упавляемого генератора 3, выходная часра тота которого пропорциональна э у том пряжению. После окончания первого напр цикла работы время замыкания клю ча 7

Тх„ будет равно

f ,и„„о. „

Т Т хо т=,— к к.к- 8 „ф RC C

4 де г де К и К вЂ” коэффициенты передачи элемента 2 выборкихранителя и управляемого генератора, соответственно;

Т ; время замыкания ключа

7 перед началом изме-. рения, После окончания и-го цикла

"г L +T Qn(1) т1

Используя формулы суммы (n членов) геометрической прогрессии преобразуют выражение (1) их

Тх„= т,(1-q, )++T @" о что при одинаковом завале фронтов погрешность сформированной вольт-секундной площади возрастает с увеличением частоты (с уменьшением длительности) импульсов. В результате этого при необходимости достижения

5 погрешностей порядка десятых долей процента частотный диапазон известного устройства ограничен частотой

100 кГц и выше крайне затруднительно

Таким образом, ограниченность (сверху) частотного диапазона при необходимости достижения высотой точности преобразования является основным недостатком известного преобразователя, Цель изобретения — расширение диапазона выходной частоты нри сохранении высокой точности преобразования.

Поставленная цель, достигается.тем, что в преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, выход которого подключен к входу элемен- 20 та выборки-хранения, и управляемый генератор, соединенный с выходом пресбразователя, дополнительно введены источник опорного напряжения, преобразователь частоты в интервал време- 75 ни, один вход которого, подключен к выходу устройства, формирователь временных интервалов и два ключа, соединенных выходами с входом интегратора, причем нхсд первого ключа подключен к входу устройства, а вход второго — к источнику опорного напряжения, управляющий вход второго ключа соединен с выходом преобразователя частоты в интервал времени, второй вход которого подключен к одному выходу формиронателя временных интервалов, второй выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, а третий — к другому входу элемента выборки-хранения, соеди40 ненного выходом с нходом управляемого генератора.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы его ра-45 боты.

Преобразователь напряжения н частоту содержит интегратор 1, элемент

2 выборки-хранения, управляемый генератор 3, источник 4 опорного напря- 50 жения, преобразователь 5 частоты в интервале времени, формирователь временных интервалов 8 и ключи б и 7.Интегратор 1 через алемент 2 ныборки-храненения подключен к управляемому гене- 55 ратору 3. К выходу устройства подсоединен преобразователь..5 частоты н интервал времени, ключи 6 и 7 подключены к интегратору 1, ключ 7 подключен к источнику опорного напряжения 4 и к преобразователю 5 частоты в интервал времени, ключ б — к входу устройства. формирователь 8 временных интервалов подключен к ключу б, элемент 2 выборки-хранения — к преобразователю 5 частоты в интервал времени.

Работа преобразователя осуществляЬтся циклично. Каждый цикл состоит из однотактной коммутации ключей 6, 7 и ключа элемента 2 выборки-хранения.

Работа преобраэонателя синхронизируется формирователем временных интервалов 8, Время замыкания ключа 7 Т„равно ор Р где К вЂ” коэффициент передачи преобg) разователя 5 частоты в инте рв ал в реме н и;

f выходная частота устройства.

Зв время Т„изменение напряжения на выходе интегратора 1 определяется выражением

1 î>õà тхо

Т кС f ос хо р где R С вЂ” нремязадающие элементы ин1 тег ра тора; — напряжение эталонного источо ника, 3а время Т, замыкания ключа 6 изменение напряжения на выходе интегратора 1 равно

758509

При условии ЩС1 Т„ =6im Т хоп О о так как Т„= К р. У„, то в установившемся режиме выходная частота. равна ц„т 5

1 о ф

Последнее выражение предсталяет со бой уравнение преобразования предлагаемого устройства в установившемся режиме, Главную долю в погрешности предлагаемого преобразователя составляет погрешность вследствие завала фронтов импульсов напряжения на входе интегратора, формируемых с помощью ключей б.и 7. Эта погрешность тем больше, чем короче время замыкания ключа. Однако в предлагаемом устройстве длительность импульсов, формируемых ключами, ограничена длитель- 20 ностью периода выборки, который может быть выбран на несколько порядков большим периода выходных импульсов.

Таким образом, выходная частота преобразователя может быть значитель-25 но увеличена при сохранении достаточно низкой погрешности преобразования.

Формул а и з обре те н и я

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, выход которого подключен к Входу элемента Вы» борки-хранения, и управляемый генератор, соединенный с выходом преобразователя, отличающийся тем. что, с целью расширения диапазона выходной частоты при сохранении высокой точности преобразования, в него . дополнительно введены источник спорного напряжения, преобразователь частоты в интервал времени, один вход которого подключен к выходу устройства, формирователь временных интервалов и два ключа, соединенных выходами с входом интегратора, причем вход первого ключа подключен к входу устройства, а вход второго — к источнику опорного напряжения, управляющий вход второго ключа соединен с выходом преобразователя частоты в интервал времени, второй вход которого подключен к одному выходу формирователя временных интервалов, второй выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, а третий — к другому входу элемента выборки-хранения, соединенного выходом с входом управляемого генератора.

Источники инфсрмации, принятые во внимание при экспертизе

1, Приборы и системы управления, 1971, 9 4, с,1 2, рис.7, 2. Научно-технический отчет

Б 314746 Разработка частотно-цифро.вых приборов общепромышлеиного применения, ЛПИ 1971 (прототип).

758509 ишь

Ш2Ш

Составитель В,Войтов

Редактор Т.Иванова Техред Н. Ковалева

Корректор И,Муска

Заказ 5653/50 Тираж 995 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4