Преобразователь частоты в напряжение

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заяалено 141276 (21) 2428754/18-21с присоединением заяеки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 05.1 0 79, Бюллетень йоДата опубликования описания 051 079 Союз СоветскихСоаралистическниРеслублик 11 690404(5)М. Кл. С 01 Я 23/02 Государствениий коимтет СССР по делам изобретения н открытийЛенин градс кий орде на Лени на зле ктротех ническ и й институт им. В. И. Уль янова (Ленина )(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в устройствах для контроля и измерения частоты, а также в системах автоматического управления с частотными датчиками. Известны преобразователи частоты в напряжение, содержащие входной формирователь, интегрирующий конденсатор, выпрямительный мост, операционный усилитель, резистор и конденсатор нагрузки, причем к выходу входного формирователя подключен интегрирующий конденсатор, вторая обкладка которого подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого заземлен, а между инвертирующим входом и выходом включена одна иэ диагоналей выпрямительного моста, во вторую диагональ которого включен резистор и конденсатор нагрузки 111.Недостатками известных преобразователей является инерционность, обусловленная приМенением реактивных элементов, а также низкая точность. Из известных преобразователейчастоты в напряжение наиболее близким по технической сущности является прибор для измерения частоты,содержащий входной формирователь,устройство управления, опорный генератор, три вентиля, два суммирующих счетчика, схему контроля кода,устройство памяти, цифроаналоговый преобразователь, три операционных усилителя и семь резисторов, причем выход входного формирователя соединен с устройством управления, первый выход которогосоединен со входом первого вентиля, а второй - со входом второговентиля и с установочным входомпервого счетчика. при этом вторыевходы вентилей соединены с выхо дом опорного генератора; выходпервого вентиля соединен со счетным входом первого счетчика, выходпредпоследнего разряда которогосоединен с установочным входом второго счетчика, а выход последнегоразряда - с устройством управления;выход второго вентиля соединен совходом третьего вентиля, второйвход которого соединен с выходом ЗО схемы контроля кода, а выход - со5 10 15 20 счетным входом второго счетчика; выход второго счетчика соединен со входами схемы контроля кода и устройства памяти, причем установочный вход устройства памяти связан с устройством управления шиной перенос, а выход - с кодовым нходом цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя, а выход - со входом второго операционного усилителя; вход перного операционного усилителя связан через первый резистор с источником постоянного напряжения, через второй резистор с собственньм входом, а через третий резистор с выходом второго операционного усилителя; выход первого операционного усилителя связан через четвертый резистор со входом третьего операционного усилителя, выход которого через пятый резистор связан с собственным входом, а через шестой резистор со входом второго операционного усилителя, выход которого, связанный через седьмой резистор с собственным входом, является выходом всего устройства 121.В изнестном преобразователе в основу преобразования частоты в пропорциональную ей аналоговую величину положен известный приближенный метод разложения в ряд, н котором учитывается только первый член,Недостатками известного преобразователя являются невысокая точность преобразования и узкий диапазон преобразуемых частот.Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение диапазона преобразуемых частот.Указанная цель достигается тем, что в преобразователь частоты в напряжение, содержащий входной формирователь, блок управления, опорный генератор, дна вентиля, суммирующий счетчик, блок контроля ко да, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь и операционный усилитель, причем выход входного формирователя соединен со входом блока управления, первый выход которого соединен со входом первого вентиля, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, а ныход - со входом второго вентиля, второй вход которого соединен с выходом блока контроля кода, вход которого соединен со входом блока памяти, Установочный вход которого связан со вторым выходом блока управления, а выход - совходом цифроаналогового преобразователя, при этом установочный вход суммирующего счетчика соединен с третьим выходом блока управления,дополнительно введены вычитающийсчетчик, второй блок памяти и второй цифроаналоговый преобразователь, причем счетные входы суммирующего и вычитающего счетчиковсоединены с выходом второго вентиля, выход нычитающего счетчикасоединен со входом первого блокапамяти, установочный вход вычитающего счетчика связан с четвертымвыходом блока управления, выход суммирующего счетчика связан со входомвторого блока памяти, установочныйвход которого связан со вторым выходом блока управления, а выходвторого блока памяти связан со входом второго цифроаналогового преобразователя, включенного в обратную связь операционного усилителя,вход которого соединен с выходомпервого цифроаналогового преобразователя, а выход является выходомустройства. На чертеже приведена функциональная схема устройства.Выход входного формирователя 1соединен со входом блока управления2, выход которого соединен со входом вентиля 3, Второй вход вентиля 3 соединен с выходом опорногогенератора 4, а выход - со входомвентиля 5, выход которого соединенсо счетными входами нычитающегосчетчика 6 и суммирующего счетчика 7, установочные входы которыхсвязаны с блоком управления 2 шинами 8 и 9 соответственно, Выход вычитающего счетчика 6 соединен совходами блока памяти 10 и блокаконтроля кода 11, выход которогосоединен со вторым входом вентиля 5. Выход суммирующего счетчика7 соединен со входом блока памяти12. Установочные входы блока памяти10 и 12 связаны с блоком управления 2 шиной 13. Выходы блоков памяти 10 и 12 соединены с кодовымивходами цифроаналоговых преобразователей 14 и 15 соответственно, Выход цифроаналогового преобразователя 14, на вход которого подаетсяопорное напряжение Уо , связанчерез резистор со входом операционного усилителя 16, в обратнуюсвязь которого включен цифроаналоговый преобразователь 15, Выходное напряжение ц , операционногоусилителя 16 является выходнымсигналом всего устройства,Устройство работает следующимобразом,В исходном состоянии вентиль 3закрыт, вентиль 5 открыт, в вычитающем счетчике 6 записан код НеЫсоответствующий максимальному периоду входного сигнала, а суммирующий счетчик 7 обнулен, 690404п 1 и п - разрядности кодов Мдтсоответственно, Подставив нформулу значение кодов М т идТполучим, что11 ь = Т= где и М эту Мт следовательно выходное напряжение преобразователя пропорционально абсолютному отклонению частоты входного сигнала ( от ее минимального значенияПо окончании команды перенос блок управления 2 выдаст по шынам 8 и 9 команду, согласно которой в вычитающем счетчике б будет записан код Мт , а суммирующий счетчик 7 обнулйтся. Таким образом в течение второго периода входного сигнала производится перезапись кодов М и К в устройства памяти и подготовка счетчиков 1 к работеВ течение третьего периода в счетчиках будут записаны новые значения кодов Хд и М , которые в течение следующего периода будут переписаны в устройства памяти и т.д.В случае, если частота входного сигнала 1 меньше, чем частотато блок контроля кода 11 закроет вентиль 5, прекратив тем саПосле начала работы устройства входной сигнал неизвестной частоты , пройдя входной формирователь 1, поступает в блок управления 2, который открывает вентиль 3 на вреп ч Т, равное первому периоду входного сигнала. Импульсы высокой частоты 1 с выхода опорного генератора 4 через открытые вентили 3 и 5 поступают на счетные входы вычитающего счетчика б и суммирующего счетчика 7. По окончании первого периода входного сигнала в вычитающем счетчике б будет записан кодйт(т -Т) 1 а в суммирующем счетчике 7 код МтаТ 1 . По окончании первого периода входного сигнала блок управления 2 закроет вентиль 3 и передаст по шине 13 команду перенос, по которой коды Мдт и Мт будут переписаны в блоки памяти .10 и 12 соответственно, к выходам которых подключены цифроаналоговые преобразователи 14 и 15, представляющие собой дискретные делители напряжения типа МЯ и системы вентилей.При этом напряжение Ы , на выьы ходе операционного усилителя 1 б установится в соответствии с известной формулой:"т щм поступление импульсов с выхода опорного генератора 4 на входы счетчиков б и 7 еще до окончания периода. При этом в блоке памяти 10 по команде перенос запишется нулевой код и напряжение на выходе операционного усилителя будет равно нулю.Точность предлагаемого устройстна может быть повышена за счет увеличения времени измерения до величины кратной периоду входного сигнала.Формула изобретенияПреобразователь частоты в напряже-,ние, содержащий входной формирова тель, блок управления, опорный генератор, два вентиля, суммирующий счетчик, блок контроля кода, блок памяти,цифроаналоговый преобразователь иоперационный усилитель, причем вы ход входного формирователя соединенсо входом блока управления, первыйвход которого соединен со входомпервого вентиля, второй вход которого соединен с выходом опорного 3 О генератора, а выход - со входомвторого вентиля, второй вход которого соединен с выходом блока контроля кода, вход которого соединенсо входом блока памяти, установочЗ 5 ный вход которого св яз ан со вторымвыходом блока управления, а выход -со входом цифроаналогового преобразонателя, при этом установочныйвход суммирующего счетчика соединен 40 с третьим выходом блока управления,отличающийся тем, что,с целью повышения точности преобразования и расширения диапазонапреобразуемых частот, в него дополнительно введены вычитающий счетчик, второй блок памяти и второйцифроаналогоныйпреобразователь,причем счетные входы суммирующегои вычитающего счетчиков соединеныс выходом второго вентиля, выход выф читающего счетчика соединен со входом первого блока памяти, установочный вход вычитающего счетчика связан с четвертым ныходом блока управления, выход суммирующего счетчи- Я ка соединен со входом второго блока памяти, установочный вход которого связан со вторым выходом блокауправления, а выход второго блокапамяти связан со входом второго фо цифро-,аналогового преобразователя,включенного в обратную связь операционного усилителя, вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а выход является выходом устройстна., Гитис Э,И; Преобразователиинформации для электронных цифровыхвычислительных устройс в 4 МЭнергия, 1975, ст, . 5-281. тель В.Еремеев,Бабурка Корректор А.Грице эстав зхред Д. Мепуришвили да аказ 595 б/4 Тираж 1090 ЦНИИПИ Государственно по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Раушр длиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США М 3704414,кл, О 01 Я 23/14. ко о ая