Преобразователь напряжения в частоту

(51)4 П 03 М ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГННТ СССР ОМИТЕТТНРЫТИРМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ г РАЗОВАТЕЛЬ НА(57) Изобизмеритель В 24 лектробыть Кф 4 тносит тени ой т мож ник политехническии инствуюсигна"х постот и В.Д.Михотин ШП оэво- ньсть бразо ов дл М.: Н 31. СР 81. м н и изме5-176,ис. 3 тво С 60, 1 ете Изобретение отнизмерительной техн елит ится к эл е и может ерения де частотных оь в себясными пользовано для измго значения высок а рмирова"выходы менляетс ва основана н Работа устройст циклическом переза 3 С. В преобразов же конденсатор инт образуемое напряже опорные токи +1 и что позволяет исклю преобразования пос де конденсат еле один и т ует как(С), тиков 4из фун ре и е т и и оянную в и ым повыситья. Рассмотрим апряжения 11 ем са тегратора еобразован рирован ияи токов ф 1 ность пр пи интег(56) Мартяшин А.ватели электричесистем контроляка, 1976, с. 17Авторское свидР 966892, кл. Н лов .1 ель изобретения - повышение точности и надежности преобразователя.а фиг.1 представлена структурнаясхема преобразователя; на фиг.2временные диаграммы работы устройства,Преобразователь содержит блок 1сравнения, триггер 2, накопительныйэлемент, выполненный на конденсаторе 3, первый 4 и второй 5 источникитока, ключ 6, первый 7 и второй 8 повторители, токоограничивающий элемент, выполненный на резисторе 9,фильтр 10 высоких частот, содержащийконденсатор 11 и резистор 12, блок13 калиброванной задержки, содержащий генератор 14 опорной частоты,использовано для измерения дей щего значения высокочастотных лов . Введение в устройство дву вторителей, фильтра высоких ча блока калиброванной задержки п лило повысить точность и надеж преобразования. 2 з.п. ф-лы, 2 элемент И 15, счетчик 16 и 17 частоты на два,Блок 1 сравнения включае компаратор 18 с прямыми инв выходами, подключенными к ф телю 19 коротких импульсов, которых соединены с входами та ИПИ 20, выход которого я выходом блока 1.На выходе повторителя 7 в точке о 1присутствует напряжение, равное входному . Поскольку блок 1 сравнениястроится на базе операционного усили 5теля с большим коэффициентом усиления, в точке о совокупностью блоков2, 4, 5, 6 и 13 поддерживается потенциал, в среднем равный потенциалуточки 3, т.е. преобразуемое напряжение П (с) линейно интегрируется конМлденсатором 3 с постоянной времени ь(Р, + К)С, где К, и К " сопротивления резисторов 9 и 12, а Семкость конденсатора 3,Для обеспечения линейности интегрирования токов Ф 1 введены второйповторитель 8 и фильтр 10 высокихчастот, исключающие шунтирующее влияние резисторов 9 и 12. Действительно,через фильтр 10 высоких частот, впростейшем случае представляющий дифференцирующую цепь, проходит лишь высокочастотная составляющая сигнала наконденсаторе 3 С, Р(Т) на фиг.2).Равенство потенциалов, возникающих1 вследствие действия токов +1 в точкахи С, исключает воэможность ответвления токов +1 в цепь, образованную резисторами 9 и 12, и тем са 30мым обеспечивает линейность интегрирования токов +1, .Рассмотрим работу преобразователяпри отсутствии входного воздействия,Преобразователь работает в два цик 35ла, Пусть блок 1 сравнения толькочто сработал, триггер 2 установилсяв единичное состояние и началось формирование калиброванного интервалавремени Т посредством заполнениясчетчика 16 через открытый элемент И15 импульсами генератора 14 опорнойчастоты. В течение интервала времени ключ 6 разомкнут и происходит формированиее пилообразного напряжения15путем заряда конденсатора 3. По окончании интервала ключ 6 под действиемсигнала с блока калиброванной задержки размыкается и формирование пилообразного напряжения продолжаетсяпосредством разряда конденсатора 350током -Е. В момент равенства пилообразного напряжения триггер 2 вновь. устанавливается в единичное состояние и начинается второй цикл работы,отличающийся тем, что в течение интервала времени Тр осуществляетсяразряд конденсатора С током -1 через замкнутый ключ 6 и заряд током+1 при разомкнутом ключе б в течениевремени Т. Причем управление работой ключа осуществляется с выхода делителя 17 частоты на два, обеспечивающего замыкающий управляющий сигналв течение интервала времени Т первого цикла и Т 2 второго цикла и размыкающий управляющий сигнал - в течениеинтервала времени Т первого цикла иоТ вто рого цикла .Блок 1 сравнения работает следующим образом,Сравниваемые сигналы поступают навходы компаратора 18 . По переднимфронтам с прямого и инверсного выходов компаратора формирователи 19 коротких импульсов формируют импульсы,длительность которых достаточна дляустановки триггера 2 в единичное состояние. Сигналы с выходов формирователей 19 поступают на входы элемента ИПИ 20, прн этом на его выходеприсутствуют короткие импульсы в моменты срабатывания компаратора 18.Работа преобразователя при отсутствии преобразуемого напряжения11(г) = 0 описывается уравнениями: 0С51 Та0С,Ф С( 1 о ТоВыходная частота преобразователяпри отсутствии входного сигнала 0 (г)0 называется нулевой частотой,Работа преобразователя при подачена вход преобразователя переменногонапряжения 11(с) (фиг.2) отличаетсятем, что на конденсаторе 3 наряду сформированием пилообразного напряжения за счет заряда-разряда его токами +1 О осуществляется интегрированиенапряжения У(й) с постоянной интегрирования= (К+ К )С, .ФУ= П(с)й,1оРабота схемы описывается уравнениями: ПхТоОх1о +у 10 1Гт,+Т+2 Т4 То 1 оЖ+ д) 15 20 Формула из о б ре те ния Как видно, погрешности от нестабильностей емкости интегрирующего конденсатора и значений пороговых напряжений в предлагаемом устройстве устранены.Обеспечена также возможность преобразования сигналов с постоянной составляющей. Исключена возможность нарушения работоспособности. устройства при наличии дрейфа входного интегратора, имевшая место в прототипе, что сделало предлагаемый преобразователь более надежным. 07 6либрованной задержки, первый и второй повторители, вход первого из которых является входной шиной, а выход подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого объединен с входом второго повторителя, вторым выводом накопительного элемента и через токоограничивающий элемент подключен к выходу фильтра высоких частот, вход которого соединен с выходом второго повторителя, выход триггера соединен с входом блока калиброванной задержки, первый выход которого является выходной шиной, а второй выход подключен к К-входу триггера и управляющему входу ключа.2. Преобразователь по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок сравнения выполнен на компараторе, двух формирователях коротких импульсов и элементе ИЛИ, выход которого является выходом блока, а входы через соответствующие первый и второй формирователи коротких импульсов подклочены соответственно к прямому и инверсному выходам компаратора, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока.1 . Преоб разователь напряжения в частоту, содержащий блок сравнения, выход которого соединен с Я-входом триггера, накопительный элемент, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй - с выходом первого источника тока непосредственно, а с выходом второго источника тока - через ключ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точнос - ти и надежности преобразователя, в него введены фильтр высоких частот, токоограничивающий элемент, блок ка 3. Преобразователь по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем что блок калиброванной задержки выполнен на генераторе опорной частоты, элементе И, счетчике и делителе частоты на два, выход которого является вторым выходом блока, вход соединен с выходом счетчика, являющимся первым выходом блока, а вход счетчика подключен к выходу элемента И, первый вход которого является входом блока, а второй вход соединен с выходом генератора опорной частоты.1522407 орректор А.О едактор 11.Петров м при ГКНТ СС Ужг 1 роизводственно-издательский комбинат "Патен агарина, 10 Заказ 6979/5 Ь ВНИИПИ Государ венно 11303 Составитель В.ИахнанТехред Л.Олийнык Тираж 884 Подписно омитета по изооретениям и открыт осква, Ж, Раушская наб., д, 4