Преобразователь напряжения в частоту

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СИИ ИТИЛЬСТВУ пч 758509(5)М. Кл.3Н 03 К 13/00 с присоединением заявки М 1 осударствениый комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 230 Ц 80 В, И.Губарь, В.В.Литвих, И.Ю.Сергеев, В,П,Сидоренко, Р Г,К,Сироцинский и Ю.М.Туэ(72) Авторы изобретения Киевский ордена Ленина политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистическойреволюции(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯВ ЧАСТОТУ Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к преобразователям напряженияв частоту,5Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, источник опорного напряжения,устройство сравнения напряжений ицепь Формирования импульса обратнойсвязи (1)Недоста тк ом устройств а являетсявысокая погрешность преобразованияв диапазоне высоких частот выходного сигнала. 15Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяпреобразователь, содержащий модулятор, выход которого через конденсатор, усилитель, второй конденсатори управляемый генератор, подключенный к выходу преобразователя, который через Формирователь, интегратор,элемент выборки-хранения и делитель 25напряжения соединен со вторым входоммодулятора, а выход устройства черезодновибратор соедйнен с элементомвыборки-хранения (2),Выходная частота преобразователя 30 связана с входным напряжением следующим соотношением:ь к -К" Кщз 1Д= АК где Д - коэффициент преобразованияобратной цепи;КАк - коэФфициент передачи делителя напряжения 1К - коэффициент передачи преобЧНраэователя частоты в напряжение, состоящего из формирователя, интегратора, элемента выборки-хранения и одновибратора,Как следует нз уравнения преобразования, погрешность известного преобразователя зависит от значения коэфФициента передачи блоков прямой цепи (чем больше этот коэффициент, тем меньше погрешность статизма) и от погрешности блоков цепи обратной связи, которая полностью входит в общую погрешность устройства, что предъявляет к последним очень жесткие требования, В данном случае погрешность определяется, в первую очередь, не- идеальностью сформированных импульсов; т,е, завалсм Фронтов. Очевидно,что при одинаковом завале фронтонпогрешность сформированной вольт-секундной площади возрастает с увеличением частоты (с уменьшением длительности) импульсов. В результатеэтого при необходимости достижения5погрешностей порядка десятых долейпроцента частотный диапазон известного устройства ограничен частотой100 кГц и выше крайне затруднительноТаким образом, ограниченность (сверху) частотного диапазона при необходимости достижения высотой точностипреобразования является основным недостатком известного преобразователя,Цель изобретения - расширенИе диапазона выходной частоты нри сохранении высокой точности преобразованияПоставленная цель, достигается.тем,что в преобразователь напряженияв частоту, содержащий интегратор, выход которого подключен к входу элемента выборки-хранения, и управляемыйгенератор, соединенный с выходом пресбразователя, дополнительно введеныисточник опорного напряжения, преобразователь частоты в интервал времени, один вход которого, подключен квыходу устройства, формировательвременных интервалов и два ключа,соединенных выходами с входом интегратора, причем нхсд первого ключа подключен к входу устройства, авход второго - к источнику опорного напряжения, управляющий вход второго ключа соединен с выходом преобразователя частоты в интервал времени, второй вход которого подключенк одному выходу Формиронателя временных интервалов, второй выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, а третий - к другому входу элемента выборки-хранения, соеди 40ненного выходом с нходом управляемого генератора.На фиг.1 представлена структурнаяэлектрическая схема преобразователя;на Фиг,2 - временные диаграммы его ра боты,т,%С х 2 С- преобразуемое напряжение,причем Ох и Оо противоположной полярности,За время замыкания ключа элемента2 выборки-хранения осуществляетсявыборка выходного напряжения интегратора, которое запоминается и подаетсяна выход элемента, 2 на время до следущей выборки.Напряжение с выхода элемента 2 выборки-хранения поступает на вход упавляемого генератора 3, выходная часратота которого пропорциональна э утомпряжению. После окончания первогонапрцикла работы время замыкания клю ча 7Тх будет равно,Ц; О. хоТ ТхоТ = - +н тн,в.,н,нв) где Пх С хоК - коэфФициенты 1 г передач рки- авляе- со.де К элемента 2 ныбохранителя и упрмого генераторответственно;время замыкани7 перед начало ключаизмела рения, нчания После о о ц)лТ К К 7 Г(и члессии пре суммрогПреобразователь напряжения н частоту содержит интегратор 1, элемент 2 выборки-хранения, управляемый генератор 3, источник 4 опорного напря жения, преобразователь 5 частоты в интервале времени, формирователь временных интервалов 8 и ключи б и 7.Интегратор 1 через алемент 2 ныборки-храненения подключен к управляемому гене-5 ратору 3. К выходу устройства подсоединен преобразователь 5 частоты н интервал времени, ключи 6 и 7 подключены к интегратору 1, ключ 7 подключен к источнику опорного напряжения 4 и к преобразователю 5 частоты в интервал времени, ключ б - к входу устройства. Формирователь 8 временных интервалов подключен к ключу б, элемент 2 выборки-хранения - к преобразователю 5 час- о тоты в интервал времени,Работа преобразователя осуществляЬтся циклично, Каждый цикл состоит изоднотактной коммУтации ключей 6, 7и ключа элемента 2 выборки-хранения.Работа преобраэонателя синхронизируется формирователем временных интервалов 8,Время замыкания ключа 7 Т равноТХ=Кср игде К - коэффициент передачи преоб)"рраз ов ателя 5 частоты в интервал времени;Й - выходная частота устройства,Зв время Т изменение напряженияна выходе интегратора 1 определяетсявыражением 1 ОоТХОТхоьО = ОЙ= -хо огде В С - нремязадающие элементы ин 1тегра тора;- напряжение эталонного источоника,За время Т, замыкания ключа б изменение напряжения на выходе интегратора 1 равноПри условии ЩС 1 Т, = бе Т)хХп О 1отак как Т" Кр. , то в установившемся режиме выходная частота равнаО 51)о фПоследнее выражение предсталяет собой уравнение преобразования предлагаемогоо ус трой ств а н установившемсярежиме,Главную долю в погрешности предлагаемого преобразователя составляетпогрешность вследствие завала фронтон импульсов напряжения на входеинтегратора, формируемых с помощьюключей б.и 7. Эта погрешность тембольше, чем короче время замыканияключа. Однако н предлагаемом устройстве длительность импульсов, формируемых ключами, ограничена длительностью периода выборки, который можетбыть выбран на несколько порядковбольшим периода ныходных импульсов,Таким образом, выходная частотапреобразователя может быть значитель но увеличена при сохранении достаточно низкой погрешности преобразования.Формула изобретения30Преобразователь напряжения н частоту, содержащий интегратор, выход которого подключен к входу элемента выборки-хранения, и управляеьий генератор, соединенный с выходом преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазона выходной частОты при сохранении высокой точности преобразования, в негодополнительно введены источник спорного напряжения, преобразователь час.тоты в интервал времени, один входкоторого подключен к выходу устройства, формирователь временных интервалов и дна ключа, соединенных выходами с входом интегратора, причемвход первого ключа подключен к входуустройства, а вход второго - к источнику опорного напряжения, упранляющийвход второго ключа соединен с выходомпреобразователя частоты н интервалвремени, второй вход которого подключен к одному выходу формирователя временных интервалов, второй выход которого подключен к управляющему входупервого ключа, а третий - к другомувходу элемента выборки-хранения, соединенного выходом с входом управляемого генератора.Источники инфсрмации,принятые но внимание при экспертизе1, Приборы и системы управления,1971, Р 4, с,1 2, рис,7,2, Научно-технический отчетБ 314746 Разработка частотно-цифро.вых приборов общепромышлеиного применения, ЛПИ 1971 (прототип),