Преобразователь напряжения в частоту следованияи л пульсов

О П И С А Н И Е 31587ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советснил Социалистичеснил РеспублинЗависимое от авт. свидетельства61 31 ОО031 13,1 П 9 ( 1385728/18-2 Заявлено 16.Х 11.1 с присоединением вкиПриоритетОпубликовано 211 Х.1971. Бюллетеньмитет по делам изобретений и атнрытипри Совете МинистровСССР гДК 681,325(088,8 описания 17.Х 1.197 ата опубликова Авторизобретен В. И. ше енинградский политехнический институт им,И, алин явитель ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ СЛИМПУЛЬСОВ Н Изобретение относится к устройствам, предназначенным для преобразования напряжения постоянного тока в частоту следования импульсов, используемым в электроизмерительной технике, в частности, для построения частотно-цифровых приборов и систем.Известны преобразователи напряжения низкого уровня в частоту следования импульсов, построенные по компенсационной схеме. Они содержат узел вычитания входного напряжения и напряжения с выхода цепи обратной связи, осуществляющей преобразование выходной частоты в напряжение компенсации, последовательно соединенные с выходом узла вычитания усилитель постоянного тока и управляемый генератор и цепь обратной связи.Недостатком таких преобразователей является низкое быстродействие, определяемое наличием фильтра низких частот на выходе цепи обратной связи, которая производит преобразование выходной частоты в напряжение компенсации.Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя напряжения низкого уровня в частоту, построенного по компенсационной схеме.Достижение указанной цели обеспечивается тем, что цепь обратной связи выполнена быстродействующей и составлена из амплитудно-импульсного модулятора с присоединенным к его выходу фиксирующим элементом и быстродействующего преобразователя напряжения высокого уровня в частоту, к вы ходу которого присоединен генератор пилообразного напряжения. 11 ри этом выход генератора пилообразного напряжения соединен с одним из входов амплитудно-импульсного модулятора, коммутируемого по второму входу 10 выходными импульсами управляемого генератора, выход фиксирующего элемента соединен со входом быстродействующего преобразователя напряжения высокого уровня в частоту и, кроме того, через делитель напряже ния подан на узел вычитания в качестве напряжения компенсации.На чертеже представлен предлагаемыйпреобразователь напряжения низкого уровня в частоту следования импульсов.20 Он содержит узел вычитания 1, усилительпостоянного тока 2, управляемый генератор 3, цепь обратной связи 4, амплитудно-импульсный модулятор 5, фиксирующий элемент б, преобразователь 7 напряжения высокого 25 уровня в частоту; генератор 8 пилообразногонапряжения и делитель напряжения 9.На один вход узла вьчитания 1 подано преобразуемое напряжение. Усилитель постоянного тока 2 и управляемый генератор 3 по следовательно соединены с выходом узла вычитация 1. Выход сцсратора 3, являюцийся выходом преобразователя, соединен с одним Входом модулятора 5, к выходу котороо присоединен фиксирующий элсмсцг 6. Выходной сигнал элемента 6 подан ца послсдоатсл 1 Ио соединенные преобразователь 7 и гецералгор 8.Выход генератора 8 соединен со иторьсм Входом модулятора 5. Выход фи; сирующего элемента б также соединен через делитель напряжения 9 со вторым Входом з.а иьчитания 1.Преобразователь работает слсдуюгццм ОО- разом.Разомкнем мыслсццо цепь: ыход делителя напряжения 9 - вход узла вычитания 1. До подачи входного напряженпи быстродейс гвующий преобразователь 7, постросццьш, например, как интегрируОщп с импульсной обратной связью, генерирует Р 21 пульсы, 1 астота которых определяется лишь внешним смещением. Импульсы частоты преобразоисстеля 7 запускают генератор Ь, выходной сиг:ал которого в качестве опорного поступяст ца о.ц 1 н вход модулятора 5, которьй можс быть ПРЕДСТЯБЛСЦ, КЯК ДвХнс 1 П 1 ЭЯБЛЕЦНЫ 11 КЛЮЧ, Тяк к 2 К до пода 1 И БходцОГО пяп 1 эя:1,снп 51 12- стота ца выходе генератора 3 равна нуло, то модулятор 5 не управляется по второму ходу и напряжение на Выходе фиксцруоцсо элемента 6 равно нулю.При подаче входного преобразуемого напряжения импульсы частоты генератора,3 коммути 1 эуОт мод;лят 011 а по БТ 01 эоэ 1 м Входу. Вследствие того, что на выходе находися элемент 6, например кондецс;пор, оно запоминает амплитуду промодулироианцых 121- пульсов генера гор а 8.РЯССМОтрИМ ООЩИЙ СЛусЯР 1, КОГДЯ и МОМСНТ подачи входного цапряэкения выходная частота генератора 3 выше частоты на выходе ПрЕОбраЗОВатЕЛя 7 (ПраКТРсЕСКИ ЭтО ВСЕГда имеет место при соответствуюцем Выборе коэффициента передачи цепи усилитель 2 - Гене 1 эатор 3 и Выборе цясЯльнои асо П 1 эсобразователя 7. Первый же импульс генератора 3, пришедший произволыо отцосцтел; цо импульса с преобразователя 7 или (что то жс самое) с момента запуска генератора Ь, переписывает на выход элемента 6 то ьыходное значение напряжения генератора 8, до кот 01 эОГО Оцо эспело д 01 эости. Та как на ьь ходе элемента 6 включен быстродсйствуОщи преобразователь 7, то его выходная частота возрастает и запуск генератора 8 происходит раньше. При этоъ 1, если 1 Ястота Гецс 1 эсат 01 эа 1 не изменилась, то к моменту прихода с:о следующего импульса на модулягор 5 опорное напряжение на выходе генератора Ь оудст больше, чем В предыдуще эОмсцс. 3 ГО сцгс больше у Вели 1 Р 1 ает нап 1 эяжсние ня выходе элемента 6. Этот 1 эост цац 1 эяженн 51 ца э;1 сэ 1 сцге б происходит до тех пор, пока оно цс стя- НЕТ ПОСТОЯННЫМ В ПЯУЗЯХ МЕЭКДУ ОсЕ 1 ЭСДЦЫЭ приходом импульсов с выхода гсце 1 эагора 3. Но это происходит тогда, когда часто;а и Выходе генератора 3 и преобразователя 7сраицяюгсР. Весь переходный роцссс в акойсистемс занимает до 10 периодов выходнойчасто 1 ы.5 11 ри этом и эстацоРБшсэСР состоянии, т. е,оДа Яссоты сравняются, напряжение навыходе эле.ента 6 пропорционально как час.10 тс Ца ЫХОДЕ ГЕЦЕРатОРа д, таК и ЧаетОтЕц 1 эс 001 эазоиатслР 7. 1;1 ким об 1 эазоэ 1, получение10 аналогового си нала пропорционально частоте Возможно без применения фильтра низкихчастот.1 Ями рассматривался случай, когда выходная сссоа генератора 3 и переходном про 15 цсссс нс изменилась. Б дейстиитслш 1 ости же,так как цель преобразователя частоты в нацряжеццс находится в замкнутой цепи преобразования напряжения в частоту, то выходи с 1 я сс 1 стотс 1 сне 1 эят 01 эа 3 Б переходном 1 эежи 20 ме не остался постояцнои,ДСИСтинтСЛНО, уЬЕЛИЧЕНИЕ НаПряжЕНИя Наиыходс элемента о обозначает и рост напряжения ком;сцсяциц ца Выходе узла вычитания 1, Это црииодит к уеньшенио начально 25 Го россоггСоиац 11, вызиаш;ого подачейвходоО ц ЯрРРксн 151. 111 эи эОм ислсдстР 1 е ТОГО,чго обраНа цепь иь;цолнена быстродейстБу 1 оцсц, это начальное рассогласование быстро сио,1 игся к нулю, В переходном;роцессе30 КаждОС ИЗМСНЕНИЕ 1 уСЛИсЕНИЕ) НацрЭКЕНИяца иыходс элемента О сопровождается некоторь;м уменьшением частоты генератора 3, т. е.цроцссс установления равенства частот генераэора 3 и цреобразоьатсля 7 Б соотиетстиую 55 щее этому равенство Входного и компенсируОщего напряжений в замкнутой системе происходит несколько быстрее, чем в рассмотренном раньше случае, когда выход цепи обратной связи 1 ыход делителя напряжения 9) не40 был подан на Вход узла вычитания 1.Р.лсдуе отметить, что точностные характеристики предлоэкенноО п 1 эеоб 1 эазоиателя Определяются Б основном, исполнением быстродецстиующего цреооразователя напряжения45 БысокОГО УРОВНЯ В частотУ /. Это ВиДнО израссмотрения цепи обратной связи 4, Дейстисльно, так как в установившемся режимечастоы на Выходе генератора 3 и Бьходе преобразователя 7 равны, то узлы 5, 6, 8 можно50 рассматривать находящимися в прямой цепицо отношению к преобразователю 7, входное1 апряжение которого пропорционально выходной частоте,Выс 1 родействующий преобразователь на.55 П 1151 эксни 51 Высокого уровня в частоту достаточно просто реализуется с погрешностью0,1% и ниже при использовании интеграторас пороговым элементом ца выходе и импуль.сщ,ц обратной связью.60Предмет изобретенияПреобразователь напряжения в частотуследоиация импульсов, выполненный по ком пенсационной с.;еме и содержащий узел вы315187 1 дь С оста в ител ь В, Д. Мах на но вдактор Л. А. Утехина Техред А. А. Камышникова Корректор Е. И. Усова аказ 3088 НИИПИ Изд. М 273 Тираж 473 Подписноеитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова,читания входного напряжения и напряжения с выхода цепи обратной связи, последовательно соединенные с выходом узла вычитания усилитель постоянного тока и управляемый генератор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, цепь ооратной связи содержит амплитудно-иипульсный модулятор с фиксирующим элементом на выходе, преобразователь напряжения высокого уровня в частоту следования импульсов, делитель напряжения и генератор пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения высокого уровня в частоту следования импульсов, а выход - с первым входом амплитудно-импульсного модулятора, второй 5 вход которого подключен к выходу управляемого генератора; выход фиксирующего элемента соединен со входом преобразователя напряжения высокого уровня в частоту следования импульсов и входом делителя напря жения, выход которого подключен к одномуиз входов узла вычитания,