Синхронизированный преобразователь напряжения в частоту

,8)идетельство СССР3 К 5/135, 10,10.79. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СИНХРОНИЗИРОВАННЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ (57) .Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении формирователей импульсов и преобразователей, Целью изобретения является расширение функциональных возИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении форМирователей импульсов и преобразователей.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности управления частотой импульсов в пачке,На фиг, 1 показана функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.Синхронизированный преобразователь напряжения в частоту содержит первый операционный усилитель 1, выход которого является выходом преобразователя и соединен с входом двухполярного стабилизатора 2, выполненного на ограничительном и делительных резисторах 3 и 4, 5 и двухполярном стабилитроне 6, причем выходдвухполярного стабилизатора 2 соединен с можностей путем управления частотой импульсов в пачке, В преобразователь дополнительно введены ключ 21, модулятор-прерыватель. 14, перекидной ключ 23, триггер 24, второй источник 10 напряжения и соответствующие функциональные связи. Это позволяет наряду с получением линейного преобразования амплитуды синхроимпульсов в длительность задержки выходной импульсной последовательности осуществлять линейное преобразование напряжения на входе в частоту импульсов в пачке, При этом исключается влияние изменяющегося на входе преобразователя сигнала на параметры задержки импульсной последовательности, 1 з.п, флы,2 ил. неинвертирующим входом первого операционного усилителя 1 и выходом первого ключа 7, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго ключа 8, а выход - с первым источником 9 напряжения, второй источник 10 напряжения, формирователь 11 импульсов, выходом соединенный с управляющим входом первого ключа 7, а входом - с входной шиной 12 син 1 онизации и входом второго ключа 8, интегратор 13, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 1, а вход подключен к выходу модулятора-прерывателя 14 через резистор 15, при этом первый вывод второго резистора 16 соединен с одним входом модулятора-прерывателя 14 и выходом второго ключа 8, а второй вывод подключен через резистор 17 обратной связи к выходу модулятора-прерывателя 14 и через последова 1691946тельно соединенные третий и четвертый резисторы 18 и 19 - к неинвертирующему входу второго операционного усилителя 20, выход которого подключен к выходу модулятора-прерывателя 14 и входу третьего ключа 21, а неинвертирующий вход - к общей шине через четвертый ключ 22, управляющий вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя 1, а соединенные между собой выводы резисторов 18 и 19 подключены к выходу перекидного ключа 23, управляющий вход которого соединен с выходом триггера 24, первый вход - с входкой шиной 25 преобразования, а второй вход - с ооиел выводом вторсго источника 10 напряжения. Позицией 26 обозначен выход преобразователя.Синхрснизированкый преобразователь напряжения в частоту работает следующим образом,При поступлении синхроимпульса на вход формирователя 11 на интервале времени 12 - О появляется импульс, который открывает первый 7, второй 8 и третий 21 ключи и устанавливает в нулевое состояние триггер 24 (фиг, 2, 024), Отрицательное напряжение первого источника 9 напряжения подается на неинвертирующий вход первого операционного усилителя 1 и устанавливает на его выходе отрицателькьй уровень, который стабилизируется двухполяркым стабилизатором 2 (фиг. 2, 02).Положительное напряжение второго источника 10 через нормально разомкнутый контакт перекидного ключа 23 подается на первый вход модулятора-прерывателя 14. Так как при отрицательном выходном уровне на выходе первого усилителя 1 четвертый ключ 22 открыт, на выходе второго операционного усилителя на интервале времени ив 11 устанавливается напряжение (фиг. 2, О 14)014(тг-о) = О 12 -- . - 01 о, (1)В 17 В 17В 16 М 1 вгде. В 16, В 17, В 1 в - сопротивления резисторов 16,17 и 18;01 о, 012 - напряжения второго источника 1 О напряжения и на выходной шине 12 синхронизации.За короткое время йз конденсатор интегратора 13 переэаряжается выходным:напряжением второго усилителя 2 О через открытый третий ключ 21 (фиг. 2, О э),По окончании действия синхроимпульса в момент времени 12 на выходе формиоо. вателя 11 устанавливается нулевой потенциал, что приводит к закрыванию первого 7, второго 8 и третьего 21 ключей, При этом конденсатор интегратора 13 перезаряжается отрицательным выходным напряжением модулятора-прерывателя 1 ч (фиг. 2,014)014(тз - 12) = - . -- 01 оВ 17(2)5 Выходное напряжение интегратора 13на интервале времени 1 эможно представить в виде13013 =014 (тз - тг) д 1++ 014 (тг - о), (3)где ти - постоянная времени интегратора13,В момент времени 1 з выходное напряжение интегратора 13 достигает уровняОоп, что приводит к установлению на выходе первого усилителя 1 положительногоУРовнЯ, УчитываЯ, что 01 э = Ооп в моментвремени тз, на основании (3) и с учетом (1) и20 (2) время задержки представим в видеЛС=тз 12=В 17 В 17Ооп + 01 г + 01 О16 1 в(4)В 1725 В 1 в-- 01 ои при выполнении условий В 16 = В 17 = В 1 вОоп +012 +010 (5)Л 1 -- 01 огде Ооп - отрицательное напряжение навыходе двухполярного стабилизатора 2,Отсюда следует, что задержка импульсной последовательности пропорциональнанапряжению 012 ка входе 12 синхронизации.На интервале времени т 7-тэ синхронизированный преобразователь напряженияв частоту работает в автоколебательном режиме, В момент времени сэ триггер 24 переводится в единичное состояние переднимфронтом первого импульса в пачке, что приводит к открыванию верхнего по схеме перекидного ключа 23 (фиг. 2, 01 з, 024). Приэтом на первый вход модулятора-прерывателя 14 подается напряжение с входа 25преобразования, Скорость нарастания выходного напряжения интегратора 13 на интервале Из определяется величинойположительного напряжения на выходе модулятора-прерывателя 14014 (4 тэ) (1 + ) О 25 -В 1 в-- О 25 =. 025.В 17В 1 в(6)В момент времени т 4, когда выходноенапряжение интегратора 13 достигает зна+чения Ооп, на выходе первого операционного усилителя 1 устанавливается отрицательный уровень, что приводит к закрыванию четвертого ключа 22 (фиг, 2, 026).Длительность первого полупериода в авто- колебательном режиме синхронизированного частотного модулятора, используя (3), с учетом (6) представим в видеТ 1 = 14 тз = Хи, (7)025где Ооп - положительное напряжение на выходе двухполярного стабилизатора 2.На интервале времени 15 - М на выходе модулятора-прерывателя 14 устанавливается отрицательное напряжение (фиг, 2, 014)014 (и - т 4) = -025 = - 025, (8)817и с учетом этого выражение для длительности второго полупериода представим в виде+Т 2 = 15 14 = - Ти(9)Ооп - Ооп025Используя выражения (7) и (9)., определим частоту колебаний в промежутке между синхроимпульсамиХ =(Т 1+ Тг) (10)2 и (Ооп - Ооп )+Отсюда следует, что частота этих калебаний прямо пропорциональна напряжению на входе 25 модуляции, При скачкообразном изменении напряжения на входе 25 модуляции в момент времеНи т 5 новое значение частоты 2 устанавливается за один период этой частоты (Фиг. 2, 025, 025).На фиг, 2, 01 з на интервале времени 18-17 показан случай, когда задержка выходной импульсной последовательности Ьг = =О. В соответствии с выражением (5) такой режим достигается при амплитуде импульсов на входе 12 синхронизации (фиг, 2, 012)012 = -Ооп - 010. (11) Таким образом, введение модуляторапрерывателя 14, перекидного 23 и третьего 21 ключей, триггера 24, второго источника 10 напряжения и соответствующих связей, позволяет наряду с получением линейного преобразования амплитуды синхроимпульсов в длительность задержки выходной импульсной последовательности осуществлятьлинейное преобразование напряжения на входе 25 в частоту импульсов в пачке за время, не превышающее ее периода установившейся частоты. При этом исключается влияние изменяющегося на входе 25 преобразования сигнала на параметры задержки импульсной последовательности.формула изобретения1. Синхронизированный преобразователь напряжения в частоту, содержащий15 20 с первым входом модулятора-прерывателя, 25 выход которого через параллельно соединенные резистор и третий ключ соединен с выходом модулятора- прерывателя, первый50 вхс,; модулятора-прерывателя через третий теля. 5 10 30 35 40 45 первый операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя и соединен с входом двухполярного стабилизатора, выход которого соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, интегратор, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен через первый ключ и первый источник напряжения к общей шине, входную шину синхронизации, которая через формирователь импульсов соединена с управляющими входами первого и второго ключей, второй источник напряжения, отрицательный вывод которого соединен с общей шиной, и резисторы, отлича ющийся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены мадулятор-прерыватель, перекидной и третий ключи, триггер, причем входная шина преобразования через нормально замкнутый контакт перекидного ключа соединена входом интегратора, выход Формирователя импульсов соединен с управляющим входом третьего ключа и входом установки в "0" триггера,инверсный выход которого соединен суправляющим входом перекидного ключа, нормально разомкнутый контакт которого соединен с положительным выводом второго источника напряжения, а выход первого операционного усилителя соединен с входом установки в единичное состояние триггера и управляющим входом модулятора-прерывателя, второй вход которого через второй ключ соединен с входной шиной синхронизации,2.Устройство по и. 1, отл ича ющ е е с я тем, что модулятор-прерыватель содержит второй операционнь 1 й усилитель, четвертый ключ и четыре резистора, причем второй вход модулятора- прерывателя через второй резистор соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, который через резистор обратной связи соединен с его выходом, являющимся резистор соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и через четвертый резистор с неинвертирующим входом этого усилителя, который через четвертый ключ соединен с общей шиной, а управляющий вход этага ключа является входом управления модулятора-прерыва.Гагарина, 101 Составитель Н, МаркинРедактор А. Лежнина Техред М.Моргентал Заказ 3934 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РаПодписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб 4/5