Преобразователь частотного сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН1451845 9) ЯН 03 К 9/06 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ изированное авление Науч- ъединения во СССР 1972. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫГИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, Цель изобретения - увеличение чувствительности преобразования частоты в напряжение или фазу - достигается введениемв устройство расширителя 2 импульсов,сигнал которого через интегрирующийусилитель 3 управляет работой входного управляемого формирователя 1импульсов. На чертеже показаны элемент И 4, формирователь 5, источник6 опорного напряжения, формирователь7 импульсов стандартной формы. 1 ил.30 Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано вприборах измерения, контроля, автоматического регулирования, телемеханики эи связи преимущественно при обработке сигналов, представленных слабойчастотной модуляцией,Цель изобретения - увеличениечувствительности преобразования. 1 ОНа фиг,1 представлена функциональная схема преобразователя частотного сигнала; на фиг,2 - временныедиаграммы, поясняющие работу преобразователя на фиг.За, б - характеристики преобразования частота - напряжение и частота - фаза соответственно, фиг,4 иллюстрирует работупреобразователя в качестве дельтаусилителя частотной модуляции. 20Преобразователь частотного сигнала (фиг.1) содержит управляемый формирователь 1 импульсов, расширитель2 импульсов, интегрирующий усилитель3, соединенные последовательно, Вход 25формирователя 1 и выход расширителя2 являются входом и выходом соответственно преобразователя. Управляемыйформирователь 1 содержит входнойэлемент И 4 и формирователь 5. Всостав устройства могут входить источник 6 опорного напряжения и формирователь 7 импульсов стандартнойформы, выход которого является вторымвыходом преобразователя частотногосигнала, а вход соединен с выходомрасширителя 2 импульсов.Преобразователь работает следующим образом,В исходном состоянии формирователь 1 находится в ждущем режиме ина его инверсном выходе действуетсигнал. логической "1". Этот сигналпоступает на второй вход элемента И 4и разрешает прием входных сигналов 45(фиг,2 а) с периодом Т по первомувходу элемента И 4, При поступленииочередного импульса входного сигнала передний фронт этого импульсапроходит через элемент И 4 на входформирователя 1 и запускает его. Приэтом на выходе формирователя 1 поеелсфявляется сигнал логического 0Этот сигнал (фиг.2 б) поступает навторой вход элемента И 4 и запрещает 55лприем входных сигналов на времяработы формирователя 1. Этим обеспечивается помехоустойчивость устройства. Коэффициент расширения 2 равен Р (фиг.2 в). Выход формирователя 1 и вход расширителя 2 взаимно инверсны.Импульсы с выхода. расширителя 2 (фиг.2 в) поступают на вход дифференциального интегрирующего усилителя 3. Поскольку усилитель дифференциальный и интегрирующий, то он усиливает разность между средним значением (постоянной составляющей) выходной последовательности импульсов расширителя 2 и опорным напряжением Б , Усиленное напряжение с выхода интегрирующего усилителя 3, приложенное к управляющему входу формирователя 1, изменяет длительность импульсов формирователя пропорционально среднему значению напряжения выходной последовательности импульсов расширителя 2Если полярность входов и выхода усилителя 3 выбрана так, что осуществляется отрицательная обратная связь, то при достаточно большом усилении в цепи обратной связи осуществляется автоподстройка к частоте входного сигнала. Это расширяет диапазон допустимых частот входного сигнала.Вместе с этим отрицательная обратная связь подавляет медленный дрейф среднего значения выходного сигнала, связанный с дрейфом внутренних параметров преобразователя (длительности импульсовформирователя, коэффициента расширения Р расширителя и т.п,), обусловленных, например, изменением температуры окружающей среды, старением элементов схемы и т,п. Следовательно, в устройстве осуществляется и стабилизация характеристики преобразования. Это снижает погрешности преобразования.Кроме того, выбором величины опорного напряжения Н представляется воэможность выбора положения рабочей точки на характеристике преобразования в зависимости от ожидаемого характера импульсов частотной модуляции входного сигнала.Если амплитуда выходных импульсов расширителя равна П то среднее за период напряжения выходной послеровательности импульсов преобразователя есть Р (Т)ПТ(Т- 2 И (Р - 1) -Т или в обобщенном виде где у = Б, Й щ и х =Г,Как видно из фиг.2, в каждом периоде должно выполняться условие а в смежных периодах, например Ти Т Из этих условий не трудно найтиусловие для допустимого диапазоначастот входного сигнала.: Уравнение характеристики преобразования частота - напряжение графически представлено на фиг.За.Крутизна преобразования частота - напряжение т,е. в случае линейного расширителя (каким является большинство известных) численно равна коэффициенту расширения расширителя 2,Преобразователь осуществляет преобразование не только частота - напряжение. Задний фронт выходных импульсов (фиг.2 в) смещен относительно начала породившего его периода на величину + Р(Т - ) или относительно его конца и начала следующего периода на величину (Р - 1)(Т - 7)т.е. положение заднего фронта выходных импульсов (фаза заднего фронта) модулировано частотой входного сигнала. Следовательно, преобразователь является также и преобразователем частота - фаза с передаточной функцией Ее графическое представление приведено на фиг. Зб.Крутизна такого преобразования с 1К == 2 и(Р - 1) У д Как показано выше, Р может бытьбольшим, поэтому преобразователь 25 30 35 40 имеет преимущества перед известными аналогами, поскольку позволяетувеличить крутизну преобразованияна 2-3 порядка. В тех случаях, когда переменная длительность выходных импульсов является мешающим фактором, их задний фронт может быть выделен известными средствами - диференцирующей КС-цепочкой или формирователем 7 импульсов стандартной формы. На выходе формирователя 7 (фиг.4) возбуждаются импульсы стандартной формы, модулированные по фазе относительно импульсов входного сигнала.Расстояние между выходными импульсами очевидно равно поэтому преобразователь по фиг.З можно рассматривать как дельта-усилитель частотной модуляции входного сигнала с коэффициентом усиления РЭто позволяет получить коэффициент усиления импульсов частотной модуляции в несколько порядков.Для иллюстрации свойств дельта- усилителя на фиг,4 а показан условный частотно-модулированный сигнал с периодом Т зависящим от времени а на фиг,46 - соотвествующий ему выходной усиленный частотно-модулированный сигнал с периодом Т , Из фиг.4 а, б видно, что изменения частоты входного сигнала усиливаются преобразователем Формула изобретения Преобразователь частотного сигнала, содержащий входной управляемый формирователь импульсов, вход управления которого соединен с выходом интегрирующего усилителя первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности преобразования, в него введен расширитель импульсов, вход которого соединен с выходом управляемого формирователя импульсов, а выход соединен с вторым входом интегрирующего усилителя и первым выходом преобразователя частотного сигнала,1451845 Составитель В.Новоселоведактор А.Маковская Техред Л.Сердюкова Корр к ор Уо екто В,Бутяга Тира одписно Заказ 7090 54 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 НИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб., д, 4/5