Преобразователь напряжения в частоту

Преобразователь напряжения в частоту

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i)) 769735

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.12.78 (21) 2691027/18-21 (51) Ч 1,, з

Н ОЗК 13/20 с присоединением заявки ¹

ГОСУдаРствии (н ком т (23) П но

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Автор изобретения (71) Заявитель

Л. А. Иванов

Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики Чебоксарского производственного объединения

«ПРОМПРИБОР» (54) П РЕОБ РАЗО ВАТЕЛ Ъ НА П РЯ)КЕН ИЯ В ЧАСТОТУ

ВПТБ компаратоИзобретение относится к информационной технике, в частности к преобразователям знакопеременного напряжения в частоту следования импульсов. Оно может быть использовано, в частности, в аналого-цифровыхх и нтегр а тор ах.

Известен преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, выполненный по принципу периодического интегрирования с импульсной обратной связью (11.

Недостаток схемы — возможность преобразования напряжения только одной полярности.

Прототипом изобретения является преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, выход которого подключен к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены через резисторы соответственно с источниками опорного напряжения положительной и отрицательной полярностей, а выходы соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, последовательный резисторный делитель, включенный между выходами компараторов, средняя точка которого через нелинейную электрическую цепь с двусторонней зоной нечувствительности подключена к входу интегратора, причем входы первого и второго ключей соединены соответственно с вторыми входами первого и второго ров (2).

Данный преобразователь работает при обеих полярностях входного напряжения.

Его недостатком является сложность настройки. В процессе настройки при изменении коэффициента преобразования для одной из полярностей меняется также средний коэффициент преобразования для обеих по)() лярностей. Поэтому для настройки равенства коэффициентов преобразования для обеих полярностей без изменения среднего коэффициента преобразования необходимо ис менее двух подстроечных элементов.

Целью изобретения является упрощение настройки преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе напряжения в частоту, содержащем интегратор, выход

2,;) которого подключен к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены через резисторы соответственно с источниками опорного напряжения положительной и отрицательной полярностей, а выходы соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, последовательный резисторный делитель напряжения, включенный между выходами компараторов, средняя

3:) точка которого через ислиисйиую электри769735

05 ческую цепь с двусторонней зоной нечувствительности подключена к входу интегратора, причем входы первого и второго ключей соединены соответственно со вторыми входами первого и второго компараторов, между выходами ключей включен переменный резистор, средняя точка которого соединена с общей шиной.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема преобразователя.

Устройство содержит входную шину 1, интегратор, выполненный на резисторе 2 и операционном усилителе 3 с емкостной обратной связью, компараторы 4, 5, первые входы которых подключены к выходу интегратора, источник положительного опорного напряжения 6, источник отрицательного опорного напряжения 7, ключи 8 и 9, выполненные на полевых транзисторах, последовательный резисторный делитель напряжения, включенный между выходами компараторов 4 и 5 и выполненный на резисторах 10 и 11, нелинейную электрическую цепь с двусторонней зоной нечувствительности, выполненную на двуханодном стабилитроне 12, выходные шины 13 и 14, резисторы 15 и 16, переменный резистор 17. Вторые входы компараторов 4 и 5 подключены соответственно через резисторы 15 и 16 к источникам опорного напряжения 6 и 7.

Входы елючей 8 и 9 подключены соответственно к вторым входам компараторов 4 и 5, а их выходы соединены переменным резистором 17, средний вывод которого соединен с общей шиной. Управляющие входы ключей 8 и 9 подключены соответственно к выходам компараторов 4 и 5.

Преобразователь работает следующим образом. При отрицательном входном сигнале выходное напряжение компаратора 5 положительно. При отрицательном выходном напряжении компаратора 4 ключ 8 заперт, и ко второму входу компаратора 4 приложено положительное опорное напряжение источника 6. Ключ 9 заперт. Напряжение на выходе 14 близко к нулю и не превышает порогового значения цепи 12.

При достижении в процессе интегрирования выходным напряжением интегратора значения, равного опорному напряжению источника 6, выходное напряжение компаратора

4 становится положительным; при этом ключ 8 отпирается и блокирует опорное на.пряжение на инвертирующем входе компаратора 4, устанавливая его равным сумме падений напряжений на открытом ключе 8 и верхнем по схеме участке переменного резистора 17.

Напряжение на выходе 14 становится положительным и равным среднему арифметическому значению напряжений ограничения по выходу компараторов 4 и 5. Его значение превышает пороговое напряжение цепи 12, поэтому на вход интегратора через

Ul.0l) 12 поступает положительный ток, l10

00 абсолютной величина значительно превышающий ток через резистор 2, пропорциональный входному напряжению преобразователя. Выходное напряжение интегратора быстро уменьшается до напряжения, равного сумме падений напряжений на открытом ключе 8 и участке резистора 17, после чего компаратор 4 вновь изменяет свое выходное состояние, напряжение на выходе 14 становится близким к нулю, выходное напряжение интегратора снова начинает увеличиваться, и преобразователь продолжает действовать указанным образом циклически далее.

Таким образом, при постоянном отрицательном входном напряжении преобразователя на его выходе 13 имеют место положительные треугольные импульсы, задний фронт которых при надлежащем выборе электрических характеристик элементов преобразователя легко может быть получен настолько короче переднего фронта, что эти импульсы можно использовать как пилообразные, а на выходе 14 имеют место узкие положительные прямоугольные импульсы, амплитуда которых практически равна пороговому напряжению цепи 12, а длительность постоянна (равна длительности заднего фронта треугольных импульсов на выходе 13) и не зависит от величины входного напряжения преобразователя.

При положительном входном сигнале устройство работает аналогично. При этом выходное напряжение компаратора 4 отрицательно, а выходное напряжение компаратора 5 периодически на короткое время переходит от положительного значения к отрицательному; при этом на выходе 13 имеют место отрицательные пилообразные импульсы, частота следования которых пропорциональна абсолютной величине входного напряжения преобразователя, а на выходе 14 — короткие отрицательные импульсы.

При изменении положения движка переменного резистора 17 коэффициент преобразования для одной из полярностей возрастает, для другой — снижается. При этом средний коэффициент преобразования для обеих полярностей остается постоянным.

Таким образом, оказывается возможным независимая регулировка коэффициента преобразования (например, путем регулирования сопротивления резистора 2) и уравнивание коэффициентов преобразования для разных полярностей входного сигнала. Таким образом, включение между выходами ключей переменного резистора, средняя точка которого соединена с общей шиной, позволяет упростить настройку преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, выход которого

769735

Составитель В. Дмитриев

Техред И. Пенчко

1аедактор Б. Федотов

Корректор М. Гаврилова

Заказ 2412 11 Изд. ¹ 504 Тира;к 995 Подпис ное

НГ10 .;Поиск.> Госуд",ðñòâåííîãî когиитста СССР по делак1 изобретений и открытий

113005, Москва, Ж-35, Раугиская нао., д. 4 5

Типография,. ир. Сапунова, 2 подключен к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены через резисторы соответственно с источниками опорного напряжения положительной и отрицательной полярностей, а выходы соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, последовательный резисторный делитель напряжения, включенный между выходами компараторов, средняя точка которого через нелинейную электрическую цепь с двусторонней зоной нечувствительности подключена к входу интегратора, причем входы первого и второго ключей соединены соответственно с вторыми входами первого и второго компараторов, отличающийся тем, что, с целью упрощения настройки преобразователя, между выходами ключей

5 включен переменный резистор, средняя точка которого соединена с общей шиной.

1Лсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 1. Патент США № 3022469, кл. 332-14, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР № 512574, кл. Н 03К 13/20, 11.11.74 (прототип).