Преобразователь частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока

)йО П ИАХИ Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскии Сс)миалистицескии Рест 1 ублик(22) Заявлено 29. .76 (2 с при соеди нени ем за я вки Ме (23) Приоритет -Опубликовано 25.04.79 Дата опубликования о осударстаеииый комитет СССР оо делам изооретеиий и открытий(54) Г 1 РЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА2 зобретение относится к импульсной тсхи может быть использовано в схемах атического управления и регулированикеавтомНИ 51.Известно устройство, преобразующее частоту импульсов в постоянный ток, содержащее промежуточный преобразователь, триггер с раздельным управлением и цнтегрируюцдую КС-цепочку с пороговым элементом на выходе. Триггер переводится в рабочее состояние каждым входным импульсом и запускает интегрируюцук) цепочку. При равенстве напряжения на конденсаторе цепочки пороговому напряженио формируется сигнал возврата триггера в исходюе состояние. Сигнал от триггера поступает в нагрузку через усредняющий КС-фильтр 1.Однако такое устройство обладает малым быстродействием, так как основано на выпрямлении стандартных по длительности и амплитуде импульсов с помощью )средняющего КС-фильтра.Известен другой преобразователь частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока, состоящий из интегрирующего усилителя со схемой установки начальных условий, соединенного через запоминающее устройство с выхолцым ицгегрирук)щим усилителем, выхол которого соединен со вО- лом ицтсгрирмюпдегосилигеля. и схемы мправлсния. Преооразовдтель построен кдк ззкКнътая и 1 пмльснд 51 спстм 1, пол;де)Живаюпдая ца выхоле ззпоицдк)цег) Тстроиства сигнал, Олцзкцй к цулк) Ол)голаря 1 шличио вын)диого ццтсгрируюц)его усилите.ЛЯ. 351 НО 1 ицд 1 юпгесстроиство лолжцО быть точным н быстролсйствуюцим для получения точного ц Стро;С)ствук)НсО цреобрд- О зовдтсля чдстоть) в цапр 51 яение 2,1.Нелосгдткдмц этого преобразователя явЛЯЮТС 51 МаЛОЕ ОЫСТРОЛЕИСТВИС И НВЫСОКЗЯ ТОЧНОСТЬ.Для повышения быстродействия и точности в прелложсцный преобразователи частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока, солерждщий первый ц второй интегрирующие усилители, блок установки начальных условий, состояций цз последовательно сослцценцых источника опорного 2 в напряжения, первого резистора и второго,шуцтирующего первый, интегрирующий усилитель, выхол которого связан с первым ключом, первый вх)л СО вторым клкцв) цепосрелственно, а с третьим ключом - через резистор, управляющие входы первого и третьего ключей соединены с первым выходом блока управления, второй вход которого подсоединен к управляющему выходу второго ключа, вход второго интегрирующего усилителя соединен с выходом первого ключа блока установки начальных условий, дополнительно введены четвертый ключ, операционный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, источник смещения с добавочным резистором, диод, резистор, параллельный резистор и резистор обратной связи, причем выход второго интегрирующего усилителя через последовательно соединенные диод с резистором, зашунтированные параллельным резистором, и четвертый ключ соединен со входом операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи, выход которого через резистор обратной связи соединен со входом четвертого ключа и добавочным резистором, соединенным последовательно с источником смещения, управляющий вход четвертого ключа присоединен ко второму выходу блока управления, выход операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи соединен со входом третьего ключа.На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного преобразователя; на фиг. 2 - показаны диаграммы напряжений.Преобразователь содержит первый интегрирующий усилитель 1, блок 2 установки начальных условий, в который входит первый, второй, третий ключи 3, 4 и 5 и источники 6 опорного напряжения, второй интегрирующий усилитель 7, диодно-резисторная цепь 8, состоящая из диода 9 и резистора 1 О, параллельный резистор 11, источник смещения 12, добавочный резистор 13, четвертый ключ 14, операционный усилитель 15 с конденсатором в обратной связи, резистор 16 обратной связи и блок 17 управления.Преобразователь построен как замкнутая импульсная система, устанавливающая на выходе второго интегрирующего усилителя 7 такой сигнал, чтобы напряжение на выходе операционного усилителя 15 было пропорциональным частоте входных импульсов. Блок 17 управления разделяет перио- ды входной частоты на четные и нечетные, например Т и Т, Т и Т (фиг. 2). В нечетные периоды замыкаются ключи 4 и 14, а ключи 3 и 5 размыкаются. Первый интегрирующий усилитель 1 переводится в режим масштабного усилителя и на его выход записываются начальные условия от источника 6 опорного сигнала через ключ 4. Одновременно через ключ 14 на операционный усилитель 15 передается напряжение со второго интегрирующего усилителя 7, которое остается постоянным на время размыкания ключа 3. В четные периоды происходит перевод ключевых устройств в противоположное со 50 уменьшении частоты входного сигнала до нуля.При высоких частотах входных импульсов быстродействие преобразователя уменьшается, так как уменьшается петлевой коэффициент усиления схемы. Однако благодаря наличию источника смещения 2 выходное напряжение) второго интегрирующего усилителя 7 при изменении частоты входных импульсов изменяет знак (пефехостояние, т.е, ключи 4 и 4 размыкаются, а ключи 3 и 5 замыкаются. При этом операционный усилитель 15 переводится в режим запоминания напряжения, установившегося на нем в нечетный период. Это напряжение является выходным сигналом преобразователя и интегрируется первым интегрирующим усилителем 1. Одновременно второй интегрирующий усилитель 7 интегрирует выходное напряжение усилителя 1, поступающее через ключ 3 блока 2 установки 0 начальных условий. С наступлением следующего нечетного периода входных импульсов процессы в преобразователе протекают аналогично.В установленном преобразователем режиме среднее значение выходного напряжения первого интегрирующего усилителя за период равно нулю, выходное напряжение пропорционально частоте входных импульсов. Пилообразное напряжение 3 становится симметричным относительно нулевой 2 о линии, а напряжение1, постоянно в нечетные периоды частоты и изменяется нелинейно в четные, т.е. выходное напряжение преобразователя представляет собой постоянное напряжение с пульсациями в четный 2период входных импульсов. Наличие пульсации снижает точность преобразования, поскольку за счет пульсации изменяется среднее значение выходного напряжения первого интегрирующего усилителя 1,Для исключения пульсаций выходного р напряжения и повышения точности преобразования введен четвертый ключ 14. Ключ 14 отключает выход второго интегрирующего усилителя 7 от входа операционного усилителя 15 в моменты поступления напряжения пульсаций на его выход, в результате пульсации не проходят на вход операционного усилителя 15.На это время операционный усилительпереводится в режим запоминания постоянного напряжения Ьг, переданного с выхода 40 второго интегрирующего усилителя 7 в нечетный период входных импульсов. Наличие второго интегрирующего усилителя 7 в преобразователе позволяет включать источник 12 смещения на входе ключа 14. На низких частотах второй интегрирующий усилитель 7 входит в режим насыщения, что исключает возможность возникновения авто- колебаний, а на выходе преобразователя поддерживается постоянное напряжение при658729 Формула изобретения т, т, тр тр цНИИПК Заказ 2075(53 Тираж 1059 Подписноеилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5дит через нуль). Это позволяет поднять петлевой коэффициент на высоких частотах с помощью диодно-резисторной цепи, состоящей из диода 9 и резистора 1 О.Увеличение петлевого коэффициента приводит к уменьшению постоянной времени преобразователя на высоких частотах, т.е.5 к повышению быстродействия преобразователя.Таким образом, предложенный преобразователь позволяет преобразовывать частоту следования импульсов в напряжение постояно ного тока без применения запоминающего устройства. Преобразователь частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока, содержащий первый и второй интегрирующий усилители, блок установки начальных условий, состоящий из последовательно соединенных источника опорного напряжения, первого резистора и второго, шунтирующего первый интегрирующий усилитель, выход которого связан с первым ключом, первый вход - со вторым ключом непосредственно, а с третьим ключом - через резистор, управляющие входы первого и третьего ключей соединены с первым выходом блока управления, второй вход которого подсоединен к управляющему выходу второго ключа, вход второго интегрирующего усилителя соединен с выходом первого ключа блока установки начальных условий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, он снабжен четвертым ключом, операционным усилителем с конденсатором в цепи обратной связи, источником смещения с добавочным резистором, диодом, резистором, параллельным резистором и резистором обратной связи, причем выход второго интегрирующего усилителя через последовательно соединенные диод с резистором, зашунтированные параллельным резистором, и четвертый ключ соединен со входом операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи, выход которого через резистор обратной связи соединен со входом четвертого ключа и добавочным резистором, соединенным последовательно с источником смещения, управляющий вход четвертого ключа присоединен ко второму выходу блока управления, выход операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи соединен со входом третьего ключа.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Мц 3502904, кл. 307-233, 1970.2. Авторское свидетельство СССР Ма 480186, кл. Н 03 К 9/06, 1974.