Преобразователь «напряжение — частота»

фО П И С Д" Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства-Кл, 42 тпз, 5/00 лено 05 Х 1.1967 (ЛЪ 1162764/26-24) присоединением заявки061 М ите Комитет по деламкзсбретеиий и открытипри Совете б 1 ииистроеСССР 1,325 (088.8) убликовапо 25.17.1969. Бюллетень1га опубликования описания 5.1 Х.1969 У Авторы тзобретсния епанов и Э. И. Павлюк Физико-механический институт АН УССР аявител ЕН И Е - ЧАСТОТА ОБРАЗОВАТЕЛЬ НА 1Разработка устройств для преобразования слабых сигналов постоянного напряжения в частоту является в настоящее время особенно актуальной в связи с все более широким внедрением дискретной измерительной и вычислительной техники в народном хозяйстве. Системы с частотным выходом отличаются такке весьма большой помехозащищенностью, что позволяет использовать их для телеконтроля на неограниченно больших расстояниях.Известны устройства, г которых входной сигнал воздействует на варикап, изменяющий под влиянием приложенного напряжения свою емкость, что вызывает изменение частоты генератора. Измерительные преобразователи такого типа имеют достаточно высокое входное сопротивление и хорошую чувствительность.Однако повышение класса точности подобных преобразователей сталкивается с весьма значительными трудностями. Все существующие преобразователи являются статическими, т. е. они в принципе работают только при наличии ошибки, Величина этой ошибки уменьшается за счет повышения коэффициента обратной связи, но при этом падает крутизна вольт-герцной хар актер истики преобразования.Практически неустранимым источником погрешности в преобразователях такого типа, использующих пару генераторов - опорный и измерительный, - является дрейф разностной частоты. Абсолютная величина ее должна бытьстрого постоянной при нулевом сигнале на входе измерительного генератора. Эта проблематребует создания управляемого генераторас очень высокой стабильностью начальной частоты, что чрезвычайно сложно.Предлагаемый преобразователь является астатическим, что определяет следующие егопреимущества,10 Преобразователь в принципе работает безустановившейся ошибки на входе. В стационарном режиме напряжение на входе измерительного генератора равно нулю. Частотыопорного и измерительного генераторов в ста 15 ционарном режиме одинаковы. Поэтому в данном случае отпадает необходимость точнойфиксации начальных частот генераторов. Достаточно, чтобы дрейф частот обоих генераторов от возмущающих факторов (температуры,20 старения и т. д.) был одинаков, что практически достигается легче, чем жесткая стабилизация частот.На чертеже представлена блок-схема описываемого преобразователя, которая состоит из25 опорного 1 и измерительного 2 генераторов,фазового дискриминатора 3, управляемого генератора 4, усилителя-ограничителя б, частотного детектора б и звена 7 обратной связи.Преобразуемое напряжение подается на30 вход измерительного генератора. Под влияЗаказ 246 Тираж 480 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делаги изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Центр, пр. Серова, д. 4 Типография, пр. Сапунова, 2 вием этого сигнала частота стремится измениться, что приводит к сдвигу фазы напряжения с частотой а на входе фазового дискриминатора относительно напряжения с частотой со=со. Сдвиг фаз между этими частотами вызывает на выходе фазового дискриминатора 3 постоянное напряжение У которое воздействует на управляемый генератор 4. Часгота го,на его выходе получает приращением. Сигнал с выхода генератора 4 после усиления и ограничения по амплитуде усилителем-ограничителем 5 подается на частотный детектор б, настроенный на частоту го,. При появлении приращенияй на выходе детектора б возникает постоянное напряжение У; величина и знак которого пропорциональны величине и знаку девиации И. Постоянное .напряжение У,е с выхода звена 7 обратной связи поступает на вход измерительного генератора 2 и вычитается из входного сигнала Свх,В рассмотренном стационарном режиме работы напряжение обратной связи У в точности равно входному напряжению (/вх. Если же это условие в какой-то момент времени не соблюдается, сигнал рассогласования с 4 изменяет частоту измерительного генератора 2. На выходе фазового детектора благодаря набеганию фаз, вызванному неравенством частот опорного и измерительного генераторов, напряжение изменяется до тех пор, пока эти частоты не сравняются, что возможно только при По=О.Основное отличие предлагаемого преобразователя от существующих заключается в том,что он является астатическим. Это достигается с помощью введения в схему интегрирующего звена - фазового дискриминатора д, поскольку фаза является интегралом от частоты, 5 Погрешность всей системы определяется только стабильностью передаточного коэффициента цепи обратной связи. Разный временной или температурный дрейф генераторов 1 и 2 также приводит к появлению погрешности, но 10 в данной схеме нужна не абсолютная стабильность частот этих генераторов, а только одинаковость их дрейфа, что технически гораздо легче осуществить.Таким образом, данная схема открывает ши рокие возможности повышения точности измерительных преобразователей путем разработки частотных детекторов с повышенной линейностью вольт-герцной характеристики. 20 Предмет изобретения Преобразователь напряжение - частота,содержащий опорный и измерительный генераторы, цепь обратной связи из последовательно 25 включенных усилителя-ограничителя, частотного детектора и звена обратной связи, подключенного ко входу измерительного генератора, фазовый дискриминатор и управляемый генератор, отличающийся тем, что, с целью по вышения точности, в нем выходы измерительного и опорного генераторов подключены ко входу фазового дискриминатора, выход которого через управляемый генератор соединен с выходом устройства и входом усилителяЗ 5 ограничителя цепи обратной связи.