Преобразователь напряжение-частота

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4 НОЗМ 1/6 МИТЕТ ССИЙ И ОТНРЫТ ГОСУДАРСТНЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН У СВИДЕТЕЛЬСТ 19 к импульсдля преения по- импульсногоу устройа .опералярнымизводит(57) Изобретение относитсяной технике и предназначенообразования входного напряжстоянного тока в частотувыходного напряжения. Основства составляет интеграторцнонном,усилителе 1 с одноппитанием, преобразование пр ся по методу двухшагового компенсационного интегрирования. Цель изобретения - повышение точности - достигнута за счет введения в схему дополнительных резисторов 7 - 9 и изменения связей элементов, в результате чего устройство позволяет производить калибровку от внутреннего источника опорного напряжения и добиваться.балансировки смещения нуля операционного усилителя без использования внЕшних элементов и при подключении лишь одного источника питания. Преобразователь моЖет быть использован при разработке контрольно-измерительной аппаратуры и систем управления, при а чем наиболее существенно его преимуЭ щества проявляются при создании малогабаритных устройств с автономным питанием в интегральном использова- С нии. 2 ил.напряжение на неи щем входе операци лителя 1;напряжение на вых ника 2 опорного н де У вертируюнного усиде источпряжения;Изобретение относится к импульс"йой технике и может найти применениеОри разработке различных измерительных приборов и при построении автоматизированных систем управления,Цель изобретения - повышение точности.На фиг. 1 приведена электрическаясхема преобразователя; на фиг, 2 - 10временная диаграмма работы устройства.Преобразователь содержит операционный усилитель 1, источник 2 опорного напряжения, Р-триггер 3, управляемый генератор тока с ключом 4,и резистором 5, резисторы б, конденсатор10, входную шину 11, шину 12 питания,шину 13 тактовой частоты, выходнуюшину 14 устройства и элемент И 15. 20Источник 2 опорного напряжения содержит резистор 1 б и стабилитрон 17,Особенностью устройства являетсято, что все напряжения схемы имеютодинаковую полярность относительно 25общей шины. Для упрощения характеристики элементов схемы рассматриваются близкими к идеальным.Источник 2 опорного напряженияобеспечивает на выходе. неизменную ЗОвеличину напряжения У при изменениинапряжения на шине 12.питания, Приэтом резистор 1 б служит стабилизатором тока для стабилитрона 17, В случае необходимости изменения параметров источника 2 опорного напряженияего схемная реализация может бытьиной.В первом такте интегрирования отмомента времени С до момента време- цни С напряжение на выходе операциона.кого усилителя 1 выше Ир поэтомуна выходе Э-триггера 3 присутствуетсигнал логического "0" и импульсытактовой частоты от соответствующейшины 13 не поступают через элемент,И 15 на выходную шину 14 преобразователя, при этом ключ 4 удерживаетсяв закрытом состоянии В схеме устанавливаются следующие соотношенияэлектрических величин1 1 Зо ВВ +Вк В - сопротивление резистора 9; В - сопротивление резистора 8,Из условия работы операционного усилителя 1 с отрицательной обратной связью через конденсатор 10 где У - напряжение на инвертирующемвходе операционного усилителяСумма токов в узле инвертирующего входа равна 0 или- ток через резистор б;- ток через резистор 7;ток через интегрирующийконденсатор 10.этом где Б - напряжение на входной шине 11;В - сопротивление резистора б; В - сопротивление резистора 7. Преобразовывая выражения (3) - (5) получают шение сопротивленийтветствии с,формулой получают окончательное значение зарядного тока конденсатора 10 в первом такте интегрирования Таким образом, в первом такте итегрирования происходит разряд ем"кости интегрирующего конденсаторасо скоростью, пропорциональной на1398098 0Р где 11 - то Я -со Обеспечив со 1 ) 1 +4для всех значенийний Ц, долучают вак ицтегрированиеспечить заряд инсатора 1 О.Для продолжителремени условие поларяда соответству зн об де ного промежуткной компенсацит формуле 0 Фор м зоб ени 1 .=И с-,де- измерительнь мени;интервал вреов тактовой чамя которых йроратное интегриенсационное); сов тактовой Б - число импуль стоты, во вр нзводилось о рование (ком Т - период импул частоты на шин 1 сПри 1 где У пряжению на входной шине 11. Этот процесс длится до момента времени Сд когда напряжение на выходе операционного усилителя 1 станет меньше 0 и после появления импульса тактовой частоты на шине 13 Э-триггер 3 изменит состояние логического "О" на состояние логической "1". Указанное состояние обеспечивает прохождение импульса тактовой частоты через элемент И 15 на выходную шину 4 устройства и переводит ключ 4 в открытое состояние. Это состояние устройства соответствует второму 1 б компенсационному этапу интегрирования и продолжается от момента 1 до момента 1 з.В этом состоянии формула баланса токов в узле инвертирующего входа 20 операционного усилителя 1 дополняется составляющей тока через резистор 5 через резистор 5;отивление резистора 5. 3 ношение ходного напряжезможность изменить З напряжения, т.е. тегрирующего конастота импульсов на выодной шине 14; Г - частота сигнала на шине 13 тактовой частоты. Приведенная формула показывает, что выходная частота устройства пропорциональна входному напряжению и может регулироваться величинами О, и (или) В, Формула также показывает, что частота выходного сигнала не зависит от емкости интегрирующего конденсатора 1 О и порогового напряжения Э-триггера 3.Формула показывает, что в зарядный ток конденсатора 10 можно при необходимости внести постоянную составляющую, Таким образом, можно производить балансировку смещения нуля операционного усилителя 1, При подключении входной шины 11 к выходу источника 2 опорного напряжения, зная величину этого напряжения, можно производить калибровку преобразователя без подключения внешних элементов.Преобразователь имеет ряд преимуществ при его интегральном исполнении. Для питания аналоговой части и дискретной схемы определения частоты может использоваться один общий источник питания. Кроме того, особенности схемы не требуют точного соблюдения абсолютного значения сопротивления входящих в нее резисторов, а важно лишь правильно выдержать соотношения их величин, что значительно проще при их интегральной реализации. Преобразователь напряжение - ча тота, содержащий источник опорного напряжения, операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к выходу управляемого генератор тока, первому выводу конденсатораи первому выводу первого резистора, второй вывод которого является вход ной шиной, а второй вывод конденсатора объединен с В-входом 0-триггер и соединен с выходом операционного усилителя, С-выход В-триггера объед нен с первым входом элемента И и яв лется шиной тактовой частоты, второй вход элемента И объединен с управля ющим входом управляемого генераторафАк И Составитель В.Техред А. Кравчу новКоррек Обруча едактор ер Заказ 260 Тираж 928 но омитета СССРоткрытийая наб., д. ВНИИПИ Государственно по делам изобретений113035, Москва, Ж, Ра жгород, ул, Проектная,изводственно-полиграфическое предприятие 5 13980986тока и соединен с выходом 0-триггера, с неинвертирующим входом операционвыход элемента И является выходной ного усилителя и первьк выводом чет шиной повышения точности, о т л и . вертого резистора, второй вывод коч а ю щ и й с я тем, что, с целью торого объединен с первой шиной пи 5пОвышения точности, в него введены тания операционного усилителя и подтек резистора, а управляемый генера- ключен к общей шине, а второй вывод тор тока выполнен на пятом резисторе третьего резистора соединен с инвери ключе, управляющий вход которого тирующни входом операционного усилиявляется управляющим входом управля теля, вторая шина питания которого емого генератора тока, а информацион- объединена с входом источника опорноншй вход соединен с общей шиной, го напряжения и является шиной питап 1 ичем первые выводы второго и тре- ния, первый вывод пятого резистора тьего резисторов соединены с выходом является выходом управляемого генераисточника опорного напряжения, вто тора тока, а второй вывод соединен рй вывод второго резистора соединен с выходом ключа.