Преобразователь напряжения в частоту

А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК г 9) (гг) аг) Н 03 К 1320 К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТ БИВАЛ е(54) (57) ПРЕОБРА ЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ тегратор, входной ре с входной шиной уст вход которого подклю тегратора, кварцевый рователь импульсов, соединен с выходом рой вход - с выходо ратора, источник опо ОВАТЕЛЬ НАПРЯ- содержащий инистор, соединенный ойства, компаратор чен к выходу ингенератор, формипервый вход которог омпаратора, а втокварцевого гене- ного напряжения,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗ(71) Московский ордена Ленина авиационный институт им, Серго Орджоникидзе(56) 1, Гарет П, Аналоговые устройсва дпя микропроцессоров и мини-ЗВМ,М"Мир", с, 161,2, цифровой преобразователь напряжния в частоту. - Экспресс-информация.Контрольно-измерительная техника,ВИНИТИ,7, 1976, с, 25,двухпозиционный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, коммутируемый вход двух- позиционного ключа подключен к выходу источника опорггого напряжения, первый выход двухпозиционного ключа соединен через резистор обратной связи с вторым входом интегратора, а второй выход двухпозиционного ключа соединен с общей шиной устройства,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введена цепочка из г)г пг)следь. вательно соединенных двухпозиционных ключей, в которой коммутируемый вход первого ключа через входной резистор подключен к входной шине устройства, коммутируемый вход каждого последующего ключа соединен с обоими выходами предыдущего ключа, оба выхода Сфф последнего Ф -го ключа соединены с первым входом интегратора, управпяюпгие а входы всех )т) ключей соединены с общей шиной, причем количество Ф ключей в цепочке равно отношению К 8)г / й,щокругленного до целого числа, где й ат и Р. - сопротивления входного резистора й резистора обратной связи.1 1 081788Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть применено вустройствах измерительной техники иавтоматики, где необходима высокая ( точность преобразования,5Известен преобразователь напряжения в частоту содержаший интегратор, вход которого соединен с выходом генератора , и ключ на транзисторе управдяе- г мый компаратором и служащий для с 1 О сброса заряда конденсатора в интеграторе 11 Недостатком устройства является низкая точность преобразования,Наибопее бпизким по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является преобразовательнапряжения в частоту, содержаший интегратор, входной резистор, соединенныйс входной шиной устройства, компаратор,вход которого подключен к выходу интегратора, кварцевый генератор, формирователь импудьсов, первый вход которогосоединен с выходом компаратора, а второй вход - с выходом кварцевого генератора, источник опорного напряжения,двухпозиционный ключ, управляющийвход которого соединен с выходом формирователя импульсов, коммутируемыйвход двухпозиционного ключа подключенк выходу источника опорного напряжения, первый выход двухпозиционного ключа соединен через резистор обра.тнойсвязи с вторым входом генератора, авторой выход двухпозиционного ключасоединен с обшей шиной устройства 2Недостаток известного преобразователя - высокий уровень температурной погрешности из-эа влияния температуры на входные цепи интегратора, чтоприводит к изменению крутизны характеристики преобразователя.Уравнение преобразования этого устройства определяется следуюшим образом:3 (1 о с оединен на депоч- единенных ча- стабильное время зар г- входное напряжение 1 00 - опорное напряжение Р - сопротивление входного резисторв 1- сопротивление резистора обратной связи;сопротивление открытого клю 2.интегратора, задаваемое формирователем импульсов,Зависимости сопротивлений в формуле1 ) от температуры Выражаются соотошением1 о (1 + С 8 5- Р (1+ 1 Ь ) (2)ко (де 1 о70 ко - значения соответствующих сопротивпенийпри некоторой начальной температуре;К ,Жк- температурные коэффициентыизменения сопротивления соот 15 ветственно резисторов и ключа,Й - приращение температуры,Если разложить зависимость (1) вряд Тейлора по вариациям сопротивлений20 и ограничиться первыми членами разложения, то после подстановки соотношений(2) патучим относительную температурнуюпогрешность Ц преобразователя ввиде к коР (О к 1 Ь", (3 )25 го коОценка погрешности по формуле (3)ддя следуюших реальных параметровтР = 5 кОМ, К= 40 Ом (для кдючей типа 590 КН 2) О к: 3,310 11 ОС,ЗО 011 = 4, 10 1/ С, при температурном диапазоне А 1 = 70 оС дает величину 016%, что неприемлемо дпя прецизионных преобразований,Цель изобретения - повышение точ 35ности за счет уменьшения температурнойпогрешности преобразователя.Поставпенная цедь достигается тем,что в преобразователь напряжения в частоту, содержаний интегратор, входной40 резистор, соединенный с входной шинойустройства, компаратор, вход которогоподключен к выходу интегратора, кварцевый генератор, формирователь импудьсов, первый вход которого соединен45 с выходом компаратора, а второй входс выходом кварцевого генератора, источник опорного напряжения, двухпозиционный ключ, управляющий вход которогосоединен с выходом формирователя50 импульсов, коммутируемый вход двухпоэиционного ключа подключен к выходуисточника опорного напряжения, первыйвыход двухлозиционного ключа соединенчерез резистор обратной связи со вто 55 рым входом интегратора, а второйвыход двухпозиционного ключас обшей шиной питания, введека из Фт последовательно со3 1. 0817двухпозиционных ключей, в которой коммутируемый вход первого ключа черезвходной резистор подключен к входнойшине устройства, коммутируемый входкаждого последующего ключа соединенс обоими выходами предыдущего ключа,оба выхода после его в -го ключасоединены с первым входом интегратора, управпяюшие входы всех в ключейсоединены с обшей шиной устройства, 1 Опричем количество п 1 ключей в цепочкеравно отношению В 8 /1 ., округленного до целого числа, Где 1 т 8 иОБсопротивления входного резистора и резистора обратной связи, 15Введенная в преобразователь цепочкаиэ В последовательно соединенных двухпозиционных ключей, идентичных ключув цепи опорного напряжения, изменяетуравнение преобразования (1), которое 20в этом случае имеет следующий, вид;Р, +Вл (4)+ к ьч "оВ этом сдучае дпя температурнойпогрешностипреобраэоватедяимеем1 л "ко" 201 фй-к д "оРко(я к фо" дЩ г Мф 2 оф "ко 1(й о+вйкоТак как отнщение К /Кт может 30быть дробным числом, а е равно округ.ленному до целого числа отношениюК /12то дпя оценки максимально возможной погрешности в (5) положимЙ 1 = (+ 0,5) К 2 В этом случаеполучим оценку максимальной погрешности ( л в видефО%ко(кк хй Ьт (6). 0= 3,3 101 С 6 = 700 С щ =3дает погрешность Щ,с, 0032%, 45Таким образом,предлагаемый преобразователь имеет меньшую температурнуюпогрещность,чем известное устройство.На чертеже представлена структурная схема преобразователя напряжения в частоту.Преобразователь напряжения в частоту50содержит интегратор 1, входной резистор2, входную шину 3 устройства (напряжения О)компаратор 4, кварцевыйгенератор 5, формирователь 6 импульсов,йсточнйк 7 опорного напряжения,двухйозиционный ключ 8, резистор 9 обратнойсвязи цепочку 1 0 иэ е двухпоэиционныхключей 10.110 в,Выход интегратора 1 соединен со входом компаратора 4, входной резистор 2 соединен первым концом с входной шиной 3 устройства, а вторым концомс коммутируемым входом первого ключа10,1 в цепочке 10; коммутируемыйвход каждого последующего ключа в цепочке 10 соединен с обоими выходами предыдущего ключа, а оба выхода последнего 1 л-го ключа 10,111 соединены с первымвходом интегратора 1 Управляюцие входы всех ключей 10,1.10,е соединены с обшей шиной устройства, Первый вход формирователя 6 импульсов подключен квыходу компаратора 4, второй входподключен к выходу кварцевого генератюра 5, а выход - к управляющему входудвухпозиционного ключа 8, у которогокоммутируемый вход соединен с выходомисточника 7 опорного напряжения, первыйвыход соединен через резистор 9 обрагной связи со вторым входом интегратора1, а второй выход - с обшей шиной устройства.Преобразователь работает следующимобразом.Входное напряжение 0 через входнойрезистор 2 и открытые ключи 10,110. Ф постоянно поступает на первый,вход интегратора 1, На второй вход интегратора 1 периодически (период зависит от входного нащажения) поступаетопорное напряжение 00 от источника 7опорного напряжения через открытыйключ 8 и резистор 9 обратной связи.Ключ 8 открыт в течение временисформированного формирователем 6 импудьсов из частоты кварцевого генератора 5,В это время происходит заряд конденсатора интегратора 1 под дэйствиемразности токов, вызванных напряжениями О и 0 о до некоторого уровня О .Затем после отключения источника опорного на 1 ряжения ключ 8 замыкает выходисточника 7 опорного напряжения наобщую шину питания, и конденсаторинтегратора 1 разряжается по действием9 от напряжения 11 до нуля. Компарагор4, включенный, например в режимедетектора нуля, при переходе входногонапряжения через нуль меняет свое состояние и запускает формирователь 6 импульсов, который, в свою очередь, открывает ключ 8 дпя прохождения напряжения Оо на вход интегратора 1, ивйовьначинается цикл заряда, Частота повторений циклов заряд-разряд, или, что го108178 же, частота повторений импульсов на выМще компаратора 4, определяется формулой (4), При этом температурная погрешность оценивается пот формуле (5), 5 Наилучшие результаты по уменьшениютемпературной погрешности получаютсятогда, когда отношение Р 1 /К равноделоЮ числу, т.е,101,(7) В этом случае подстановка соотно щения (7) в (4) дает идеальное уравнение преобразования,ф(8) с .циз которого следует, что при выполнении условия (7) преобразователь является термонезависимым при воздействии температуры на входные пепи интегратора во всем рабочем диапазоне.Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет уменьшить температур;- ную погрешность и обеспечить за счет этого более высокую точность преобразования.Подписное Заказ 1565/52 Тираж 862ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель В,ПешковРедактор Н,Егорова Техред М.Гергель Корректор А,Повх