Преобразователь напряжения в частоту

3 СОВЕТСКИХссцюлнпииаи х СПУБЛИН ОП( ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ СВИДЕТЕЛ У му вхо улятор ной ши яющий о т о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 651478, кл. Н 03 К 13/20, 01,12.77.2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2984320/18-21,. кл. Н 03 К 13/20, 25.03.80 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий первый интегратор, к выходу которого подключен вход компаратора, Формирователь биполярного напряжения, вход которого под.-: ключен к выходу компаратора, второй, интегратор, вход которого подключен к выходу формирователя биполярног.ЯО 1023652 напряжения, а выход - к перводу первого интегратора, и модУвход которого соединен с входной преобразователя, а управлвход - с выходом компаратора,л и ч а ю щ и й с я тем что, с цельюрасширения Функциональных возможностей, в него введен третий интегратор,выполненный на операционном усилителе, резисторе и первом конденсаторев цепи обратной связи, параллельно .которому через двухпозиционный переключатель. включены второй и третийконденсаторы, причем вход третьегоинтегратора подключен к выходу моду"лятора, выход - к второму входу первого интегратора, а управляющийвход двухпоэициоиного переключателяподключен к выходу компаратора.55 Иэобрение относится к информационно-измерительной технике, вчастности может быть использованов аналого-цифровых преобразователяхи измерительных .системах,Известен преобразователь напряжения в частоту, выполненный по принципу периодического интегрированияи импульсной обратной связи 1),Его недостатком являются ограниченные функциональные воэможности.Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий первыйинтегратор, к выходу которого подключен вход компаратора, формировательбиполярного напряжения, вход которого подключен к выходу компаратора,второй интегратор, вход которого подключен к выходу формирователя биполярного напряжения, а выход - к первому входу первого интегратора, и модулятор, вход которого соединен с входОной шиной преобразователя, управляющий вход - с выходом компаратора, авыход - со вторым входом первого интегратора 12 .Однако данный .преобразователь непозволяет выполнять операцию извлечения квадратного корня, т,е. имеет,ограниченные функциональные воэможности.Целью, изобретения является расши- ЗОрение функцональных возможностей.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь напряжения вчастоту, содержащий первый интегратор, к выходу которого подключен 35вход компаратора, формирователь би.полярного напряжения, вход которогоподключен к. выходу компаратора, второй интегратор, вход которого подклю.чен к выходу формирователя биполяр Оного напряжения, а выход - к первомувходу первого интегратора, и модулятор, вход которого соединен с вход.ной шиной преобразователя, а управщий вход - с од компаратора, 45введен третий интегратор, выполненный на операционном усилителе, резисторе и первом конденсаторе в цепиобратной связи, параллельно которому через двухпоэиционный переключатель включены второй и третий конденсаторы, причем, вход третьего ин"тегратора подключен к выходу модулятора, выход - к второму входу первого интегратора, а управляющий входдвухпозиционного переключателя подключен к выходу компаратора,На чертеже представлена функциональная электрическая схема преобразователя.Устройство содержит первый ин О. тегратор 1, выход которого подключенк входу компаратора 2, выход которого через формирователь 3 биполярногонапряжения подключен к входу второгоинтегратора 4, выход которого подключен к входу первого интегратора 1,модулятор 5, .вход которогб подключенк входной шине преобразователя, управляющий вход подключен к выходукомпаратора 2, а выход через резис-,тор б подключен к инвертирующемувходу операционного усилителя 7, выход которого подключен к второмувходу первого интегратора 1, в цепьобратной связи которого включен конденсатор 8, причем элементы 6,7 и 8в совокупности образуют третий интегратор 9. Параллельно конденсатору 8через двухпозиционный переключатель10 включены конденсаторы 11 и 12.Управляющий вход двухпоэиционногопереключателя 10 подключен к выходукомпаратора 2.Устройство работает следующимобразом,Входное напряжение Н з постоянного тока, промодулированное модулятором 5, управляемым импульсными напряжениями прямоугольной формы от компаратора 2, поступает через резистор бна инвертирующий вход операционногоусилителя 7,Двухпозиционный переключатель 10работает таким .образом, что в течение одного полунериода промодулированного входного напряжения к инвертирующему входу операционного усилителя 7 подключен один конденсатоР(например 11), а в течение другого -второй (например 12). За счет такого включения цепи обратной связи операционного усилителя 7 к.концу каждого полупериода модулирующего напряжения напряжение на конденсаторе 8,а следовательно, и на выходе операционного усилителя 7 поочередно равно напряжениям на конденсаторах 11и 12. Конденсаторы 11 и 12 заряжаются током противоположного направления, протекающим через резистор 6до напряжения равной величины противоположной полярности. При неизменном входном направлении ток черезрезистор б компенсирует изменениенапряжения на конденсаторах 11 и 12,вызываемое перезарядом конденсатора8, Пусть, например, в рассматрива"емый момент времени к инвертирующемувходу операционного усилителя 7 подключен конденсатор 12, при этом напряжение на конденсаторе 8 равно 0В момент очередной коммутации пере.-.ключателя 10 конденсатор 12 отключается от инвертирующего входа операционного усилителя 7, а конденсатор 11 подключается к нему. В течение следующего полупериода напряжение на конденсаторе 12 не изменяется. Напряжение на конденсаторе 8в момент коммутации равно этому напряжению.Напряжение на конденсаторе 11 в.этот момент времени имеет напряже1023652 подается биполярное напряжение Оцпрямоугольной формы, амплитудноезначение которого в соответствии свыражением (3) пропорционально входному напряжению и обратно пропор ционально частоте. Выходное напряжение операционного усилителя 7 интегрируется первым интегратором 1,причем выходное напряжение этого интегратора изменяется по линейному 1 О закону в пределах порогов срабатывания и отпускания компаратора 2. Формирователь биполярного напряжения 3и второй интегратор 4 служат длякомпенсации постоянной составляющейнапряжения на входе интегратора 1.В течение каждого полупериода напря-жение на выходе интегратора 1 изменяется на величину, равную разностипорогов срабатывания и отпусканиякомпаратора 2Таким образом, частота следования выходных импульсовпреобразователя определяется выраже- нием Овч Т(2)В 6 21где О- величина входного напряжения;В 6 - величина сопротивления.резистора 6;Т - период изменения управляющего напряжения (выходного напряжения компара- ЗОтора 2).Иэ выражений (1) и (2) следует, что выходное напряжение Оз,ч операционного усилителя 7 равно 1 иОвычОо)(5) 1Й = -- частота выходных импульсов компаратора, выходкоторого является выходом 40преобразователя,и С 8 с С,(С - величина емкоснденсатора 11) напряжение нае операционного усилителя 7 вие одного полупериода изменяетенебрежимо мало. Таким образом,рвый вход первого интегратора ,(6) или е )с Пр ти ко выход течен ся пр на пе а счет предложе ется воэможност извлечения квад расширяются фу сти преобраэова Таким о ых отличи ыполнения атного ко иональные еля.разом, достигопераци ня, т.е возможн дмитриевй Корректор А И Составитель В ТехРеД В.дале актор А. Гулькоаз 4240/50 Тираж 936 Подпис,Государственного комитета СССРелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. 4 Зак е П 13035,иал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3ние вч (в течение предыдущего полупериода оно не изменяется, так какконденсатор 11 отключен). При под"ключении конденсатора 11 к инвертирующему входу операционного усилителя 7 в течение весьма короткогопромежутка времени происходит перезаряд конденсатора 8, величина емкостикоторого во много раэ меньше величи"ны емкости конденсаторов 11 и 12(Сц =С 11 . Это приводит к изменениюзаряда конденсатора 11 на величинуЬЧ = 2 СВОыч, (1)где Ь и - изменение величины зарядаконденсаторов 8 и 11;С - величина емкости конденса 8тора 8,В течение очередного полупериодаэто изменение заряда компенсируетсятоком, протекающим через резистор 6,причем где О. и Оо- величина порогов срабатывания и отысканиякомпаратора 2 соответственно;л- постоянная времени интегрирования интегратора 1.Из выражений (3) и (4) следует, что