Преобразователь напряжения в частоту

Изобрстение Относится к информационно-измерительнои технике и предназначено длл использования в устройствах автоматики, тель.механики,5н энергетике для определения мошности и расхода энергии и н других случаях, когда необходимо преобразование произнедсния двух напряжений вчастоту,Известен преобразователь н котором получение выходной частоты,пропорциональной произведению двух нходных напряжений, достигается за счетиспользованил в цепи импульснойобратной связи Функционального преобразователя напряжения н интервал 15времени11 .Недостаток устройства - невысокаяточность,Известен преобразователь напрлженил н частсту, содержаций первый ин- Э(1тегратор, первый вход которого соединен с первой Входной шиной, второйвход соединен с выходом источникаопорного напряжения через последовательно соединенные первь 1 й резистори первый ключ, а ныход подключен квходу первого порогового элемента,и генератор опорной частоты, выходкоторого подключен к первому входураспределителл импульсов 1 2 .Его недостатком являются ограниченные функцг(обвальные возможности,так как он пре,цназначен для преобразователя в частоту только одноговыходного напряжения.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей преобразователя напряжения н частоту. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряже ния в частоту, содержащий первь(й интегратор, первый Вход которого соединен с перной входной шиной, второй нход - с выходом источника опорного напрлжения через последовательно соединенные г(ерный резистор и перный ключ а выход подключен к входу первого парскгонсго элемента, и генератор опорной частоты, зыход которого подключен к первому входу ренерсивподключен к первому входу распределителя импульсов, введены второй и третий ключи, второй и третий лороганые элементы, первый, второй и третий к,5 -триггеры, делитель напря - жения, первый, второй и третий элементы И второй и третий резисторы и нтооой интегратор, выход которого соединен с Входами второго и третьего порогоных элементов, первый вход через Второй резистор соединен с 60 второй входной шиной, второй вход через последов(,тельно соединенные третий рези тор и второй ключ подключен к Г 11 холу источника Опорного напряжения а третий вход подклю.(е 11 к средней тОчке де,1 итсля 1(апряженияВыводы кОторОГО пОдключены соответственно к выходам Второго интегратора1 И источника опорногс наг:ряжения, при.чем . 8 -вход первого р 5 в тригге под ключен к ВыхоДУ перВОГО элемента И,Входы котОрОГО падключень соответственно к выходам первого пороговогоэлемента и генератора о 1-орной часто"ты, а Р, -вход соединен с г(рлм 11 м выходом второго триг:"ера и пер: - ь(м входом нторого элемента И, Второй Входкоторого подключен к выходу третьегопорогового элемента и к ,:ерво.",.у Входу третьего элемента И, второй нхолкоторОГО подключен к инверс 11 сму Вы"ходу второго ,5 -триггера, а выходк С -входу третьего 1 Ю -триггера,-вход которого соединен с Р, в входвторого 1(8 -триггера и с нь;холом Бторого элемента И, а ВВ 1 ход - с Гпг авляю 1 цим входом первого к;.тюча, приэтом управляющий вход Второго ключаподключен к выходу распределителяДЙ шине и "; -Входувторого Р 5 -триггера, а управляюшийвход третьего ключа - к иннерсномувыходу первого 1 Б -триггера.На фиг,1 представлена схема:1 реобразавателя; на фиг.2 - диаграммынапряжений при работе устройства.Преобразователь содержит первуюВхоДКУю шину 1, подключенную к первому источнику входного наг(рл 1 кения,.первый пороговый элемент 2, Входкоторого, подключен к выходу интегратора 3, генератор 4 опорной частоты,Выход которого связан с первым входом распределителя 5 импуль он,.-ервый ключ б, выходы которого годк.:ючены соответственно к входу: в .,От,ьогсинтегратора 3 и через первый резистор 7 к источнику 8 опорнот с 1:акряжения, Преобразовгтель также со;.(ер -жит Второй интегратор 9,. Бтогэой .8и третий 11 ключи( ВтОрОЙ 12 и ретий 13 пороговые элементы. и"рвж.,втооой и третий Р-триггерыВыходную шину 17, подключсн 1:.;ювыходу распределителя 5, пс 1 вг;.;П(,второй и третии элементы И .18 . 28,при этом вход интегратора Р связанчерез резистор 21 и через Боднуюшину 2 с вторым источника Бхо,ггнсга напряжения, а .(ерез клю,:. П, вк(1 кгченный последовательно с рез =с23 - с источником 8 опорно о 11 а 1 л.яжения, и через ключ 11 - сс р- е.тОчкОЙ делителя 24 напряжен 1(11, .з.=.вды которого подклк;чсны к истсчни 1,8 опорного напрлжс.ния и ныхо,: и:. -теГратара В, соединенно (у с входаг 10 эОГОБых элементов 1 и 13, 81.:(Одпорогового элемента 2 подключен :первому входу элемента И.18, Б:ор:Гвход :(оторого соединен с ньхо;1 мнератора 4 Огорной частоты,с ( -входом Р,5 -триггера . 44 О ный выход кОто 1 ОГО подключен к уп -равляющему входу ключа 11, а К -входк прямому выходу к,5 -триггера 15. Выход порогового элемента 13 соединенс входами элементов И 19 и 20, другие входы которых подключены соответственно к инверсному и прямомувыхОДам О 5-триггера 15, 5 -ВХОД которого подключен к выходу расгреде -лителя 5 импульсов и управляющему,входу ключа 10. 8 -вход КС-триггера О16 подключен к ныхолу элемента И 19,к,-вход - к выходу элемента И 20 и кк,-входу К 5 -триггера 15, а прямой выход - к управляющему входу перногоключа б.Преобразователь работает следующимобразом.Напряжение первого входного источника (фиг,2 а) подается через первую ьходную шину 1 на нход интегратора 3, при этом, когда ключ б разомкнут, напряжение на выходе интегратора возрастает (фиг. 2 н) . Когда напряжение на выходе интегратора 3 достигнет порога срабатывания порогового элемента , происходит формирование импутьса, открывающего ключ бдля осуществления перезаряла конденсатОра интеГратора 3 напряжениемисточника 8 опорного .1 апряжения через резистор 7.30До формирования указанного импульса Ж -триггерь 14 - 16 находятся нсостоянии лОГ:ческОГО уля ключи би 10 разомкнуты, а ключ 11 замкнут.При этом интегратор 9 работает в ресжиме ."асщтабного усилителя, его выходное напряжение (начальное напряжение интегратора) определяется соотнощением сопротивлений резисторовделителя 1,Формирование импульса перезарялаинтсграора 3 осуществляется следуюЯим Об азо 7По сигналу с выхода пороговогоЭЛ .МЕ Н аО "Г Р зябГ Я ПО 1 ЕРНОМУ д гивхОду элемент И 18 у ОчеРСДнОй импульс.с Гееоа 1 ОРа 4 импульса, поступающийна второй вход элемента И 18, проходит на выкал последнего и на 5-вход1-триггера .14, переводя его в единичное состояние. При этом на инверс 50ном выходе 5 -триггера 14 устанавливается напряжение лог Гческого нуля(фигэ 2 Ж), поэтОмч трети 1 ключ 11 Открьвается, переводя интет ратор 9 врежи Интегрирования второго выходного напряжения. Когда напряжение навыходе интегратора 9 достигнет уроння срабатывания порогового элемента13 (фиг.2 г, уровень 25), напряжениена выходе 1 оследнего скачкообразно ООпереходит в единичное состояние.;-о.:ет И 19 В этО вРемя ОткРыт попеоному входу напряжением с иннерсоо нь.хода Г-.;-триггера 15, аИ 0 закРыт нап"яжением с .65 прям 01 О выхо;а, Поэтому фГОнт импуль - са порогового элемента 13 посту.ае 1 через элемент И 19 на 5 -вход К 5 - триггера 16, переволя его в елиничное состояние (фиг.д) . При этом открывается ключ б и начинается перезаряд интегратора 3 эталонньм током (фиг.2 н). По мере возрастания напряжения на выходе интегратора 9 наступает момент срабатывания порогового элемента 12 (фиг.2 г, уровень 26). Напряжение с его выхода поступает на второй вход распределителя5 импульсов, на выходе которого выоа. батывается импульс эталонной длительности (фиг.2 е), На время действия этого импульса открывается ключ 10, производя эталонный перезаряд ийтегратора 9 (фиг.2 г). Импульс эталонной длительности подается также на 5 -вход к 5-триггера 15, в результате по окончании импульса Ю -триггер 15 переводится в единичное состояние (фиг.2 и), После эталонного сброса напряжение на выходе интегратора 9 вновь возрастает, пока не достигнет уровчя срабатывания порогового элемента 13 (фиг.2 г, уровень 25). Напряжение на выходе последнего гновь скачкообразно возрастает(фиг.2 к), хБ-триггер 16 переходит в состояние логического нуля (фиг.2 Л), ключ 6 закрываетоя. Импульс с выхода элемента И 20 поступает также на Р,-вход К 5 -триггера 15, переводя его н состояние логического нуля, при этом Р.с -триггер 14, управляемый по ,-входу напряжением с выхода К 5-триггера 15, также переходит в состояние логического нуля. Ключ 11 замыкается напряжение 1 а выходе интегратОра 9 устананлинается в исходное состояние (фиг,2 г). Далее процесс повторяется,длн промежутка времени между мо" ментами прохох;дения возрастающего ;апряжения на выходе интегратора 9 через порог срабатыван.Я йорогового элемента 13 (фиг. г уровень 25) ранього длительОсти:м:узьса компенсации первого интегратора Д (фиг.2 д), справедливо соотношение (для установившегося режима)С 80,1- , (.в Р, - - О, (,)огде , - длительность импульса навыходе распределителя 5;Р 9,9 - сопротивление резисторов 21и 23 соответственно;(о - входное и опорное напряжения.Частота следования импульсов компенсации второго интегратора Опреде ляется выражениемхогде (Зх - входное напряжение;- сопротивления первогО входа интегратора 3 и резистора 7 соответственно.Исключая )" из выражений (1) и (2)получимХо ",1 КуоКак видно из выражения (3), вымход 5 ная частота преобразователя пропорциональна произведению двух входных напряжений, В козффициент преобразования входят сопротивления резисторов, опорный интервал, опорное напряжение и не входят постоянные времени интеграторов. Так как точность реализации величины опорного напря,жения опорнои частоты и сопротивлений может быть высокой, то предлагае мое устройство обеспечивает высокую точность преобразования произведения двух напряжений в частоту следования импульсовПри необходимости получить выхсдную частоту, пропорциональную квад рату входного напряжения,. достаточно объединить перемычкой первую и вторую входные шины.Таким образом, благодаря предла-гаеГлым отличиям рас."1 иряются функциональные возможности преобр-. в :-;свате .я,1045381 р,.г Составительк , Техред Т, М триев орректор Ю. Макаренко а едактор И. К Закаэ 7573/ Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проек ВНИИП по 13035