Преобразователь напряжения в частоту

Преобразователь напряжения в частоту

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (li) 966892

Р1 М К з (61) Дополнительное к,авт. свид-ву(22) Заявлено 27.03.81 (21) 3264894/18-21

Н 03 К 13/20 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 1510.82. Бюллетень ¹38

Дата опубликования описания 15.10.82. (33) УДК 681. 325 (088. 8) (72) Авторы изобретения

П.П.Першенков, Э.К.Шахов, В.A.Þðìàíîâ и (71) Заявитель

Пензенский олитехнический институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения высокочастотных сигналов .

Известен преобразователь напряжения в частоту с квадратичной функцией преобразования, принцип действия которого основан на циклическом заряде интегратора суммой входного и опорного напряжений и разряде того же интегратора разность|о этих напряжений 111.

Данное устройство имеет низкую выходную частоту и поэтому не может. быть использовано для преобразования высокочастотных сигналов. Низ-. кая выходная частота ПНЧ обусловлена инерционностью усилителя, на котором выполнен интегратор, и задержкой срабатывания коммутирующих элементов.

Известен преобразователь напряжения s частоту, содержащий интегратор, вход которого соединен с " входной шиной преобразователя, а выход - с первым входом первого сравнивающего устройства, источник опорного напряжения и ключ 1 2 .

Недостатком такого преобразователя является ограниченный частотный диапазон, что обусловлено необходимостью периодического сброса интегратора с частотой равной выходной.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а выход - с первым входом первого сравнивающего устройства, источник опорного напряжения и ключ, введены сумматор, второе сравнивающее устрой,ство, триггер, первый и -второй источники опорного тока и конденсатор, причем выходы источника опорного напряжения и интегратора подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход сумматора подключен к лервому входу второго сравнивающего устройства, вторые вхо25 ды первого и второго сравнивающих устройств соединены с конденсатором, второй вывод конденсатора соединен с общей шиной устройства, выходом первого источника опорного тока и через

30 ключ - с выходом второго источника

966892 опорного тока, выходы первого и второго сравнивающих устройств подключены соответственно к входам уста" новки "1" и "0" триггера, выход триггера соединен с управляющим входом ключа.

На Фиг.1 приведена схема предложенного преобразователя, на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит интегратор 1, источник опорного напряжения 2,сумматор 3, два сравнивающих устрой.ства 4 и 5, конденсатор 6, два ис- . точника опорного тока 7 и 8, ключ 9 и триггер 10.

Вход интегратора 1 соединен с входной шиной устройства, а выход— с первым входом первого сравнивающего устройства 4 и первым входом сумматора 3, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения 2, выход сумматора

3 соединен с первым входом второго сравнивающего устройства 5, вторые входы обоих сравнивающих устройств соединен с одним из выводов конденсатора б, второй вывод конденсатора б соединен с общей шиной устройства, выходом первого источника опорного тока 7 и через ключ 9 с выходом второго источника опорного тока 8, выход первого сравнивающего устройства 4 подключен к входу установки "1" триггера 10, а выход второго сравнивающего устройства 5 подключен к входу установки "0" триггера 10, прямой выход триггера 10 соединен с выходной шиной устройства, а инверсный выход триггера 10 подключен к. управляющему входу ключа 9.

Устройство работает следующим образом.

В общем случае выходное напряжение интегратора 1 определяется выражением

1) = — J Uy(t)dt s

A (," Х где ."„ — постоянная времени интегратора.

Когда- выходной U„ сигнал интегратора 1 представляет собой напряжение синусоидальной формы (см.фиг.2), в сумматоре 3 происходит сложение выходного сигнала интегратора 1 UA и опорного, напряжения U .Таким образом, на первый вход первого сравнивающего устройства 4 подается напряжение UA, представляющее собой интегральное значение входного сигнала

U (t), а на первый вход. второго сравнйвающего устройства 5 — напряжение ф А О.

Цикл преобразования состоит из двух тактов. В первом такте триггер

10 находится в единичном состоянии, Io Tf

U = — (30 подаваемого на вторые входы сравнивающих устройств 4 и 5, равно сумме опорного напряжения U и приращения интегрального значенйя входного напряжения за время этого такта

1 т+ UÄT — — U@ + (2) г„

40 где С - емкость конденсатора 6;

U — входное напряжение; — R Ñ„- постоянная времени х с ийтегратора 1.

Аналогично для второго такта пре45 образования можно записать уравление

-ц + Ъ вЂ” й. (3)

С © С

Решив уравнение (2) и (3) относи50 тельно Т и T получают выражение для выходной частоты ПНЧ

4 «(lc) -(l „) 8" 1 Т„+Т

55 с

0 0, 0„С

О « (Ъ Х

2Ц QC 3+VÎ Cö и или,полагая, что емкости конденсатора интегратора (С„) и конденсатора 6 (C) равны, получают

65 И ключ 9 разомкнут, т.е. происходит заряд конденсатора 6 током +I от источника опорного тока 7.

Напряжение в точке С (фиг.1 и

Фиг.2) U,которое подается на вто5 рые входы сравнивающих устройств 4 и 5, линейно нарастает до момента равенства его выходному напряжению сумматора 3 U ° В момент равенства напряжений Us .= U срабатывает вто-

10 рое сравнивающее устройство 5, переводя триггер 10 в нулевое состояние. В результате ключ 9 заьыкается и начинается второй такт работы устройства.

В течение второго такта напряжение в точке С U линейно убывает, так как в этом случае происходит перезаряд конденсатора б током -21„ от второго источника опорного тока

8. В момент равенства напряжения в

„точке С выходному напряжению интег- ратора 1U = UA срабатывает сравнивающее устройство 4, переводя снова триггер 10 в единичное состояние.

Далее цикл работы повторяется.

За время первого Т такта преобразования (фиг.2) приращение пилообразного напряжения V

966892 1

У1У-У вЂ” — о о Формула изобретения

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а выход — с первым входом первого сравнивающего устройства, источник опорного напряжения иключ, отличающийся тем, что, -с целью расыирения частотного диапазона,. в него введены сумматор, второе. сравнивающее уст-.

- постоянный коэффициент, определяемый параметрами ПНЧ;

R - сопротивление интегратора.

В предложенном преобразователе интегратор работает только с частотой входного сигнала и не принимает участия в формировании пилообразного напряжения, в результате чего расзаиряется частотный диапазон, а также снижаются требования к интегратору по быстродействию и динамическому диапазону. ройство, триггер, первый и второй источники опорного тока и конденсатор, причем выходы источника опорного напряжения и интегратора подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход сум яатора подключен к первому входу второго сравнивающего устройства, вторые входы первого и второго сравнивакщих устройств соединены с кон10 денсатором, второй вывод койденсатора соецинен с общей шиной устройства, выходом первого источника опорного тока и через ключ - с выходом второго источника опорного тока, вы15 ходы первого и второго сравнивающих устройств подключены соответственно к входам установки "1" и "0" триггера, выход триггера соединен с управляющим входом ключа.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШй Р 3780273, -. кл.б 06 G 7/16, 18.12.78.

2. Маргяшин A.È., Шахов,3.К., g5 Шляндин В.М. Преобразователи электрических параметров для системы контроля и измерения. М., "Энергия"q ,1976, с.175-176, рис.3-31 (прототип).

966892

Ф.z

Составитель В.дмитриев

Редактор Л.Веселовская Техред.А.:Вабинец КорректорН.Король

Заказ 900/76 Тираж 959 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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