Преобразователь частоты в напряжение с цифровым управлением

(51) 4 Н 03 К 9 06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 30.11.86. Бал. У 44 (71) Дальневосточный государственный университет и Ордена Трудового Красного Знамени Дальневосточный региональный научно-исследовательский институт(56) Авторское свидетельство СССР У 197083, 1984.Авторское свидетельство СССР Кф 09539 в клф Н 03 К 13/20 ф 1983 ф,(57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике, Цельизобретения - обеспечение цифрового управления перестройкой преобразо-.вателя, уменьшение постоянной составляющей в выходном напряжении преобразователя, уменьшение абсолютнойпогрешности преобразования, обусловленной нестабильностью коэффициентапередачи и напряжения питания интегратора. Преобразователь содержитвходную клемму 1, шину 2 управления,генератор 3 образцовой частоты, фор-мирователи 4 и 5 импульсов обнуления,В-триггеры 6, 9 и 10, ключ 7, программируемый счетчик-делитель 8, элементы ИСКЛИЧАОЩЕЕ ИЛИ 11 и 12, инвертор 13, интеграторы 4 и 15, выходные клеммы 6 и 17, резистор 18,диоды развязки 19 и 20, Поставленнаяцель достигается введением новых элементов: поз, 4 и 5, 7 и 8, 10 - 13,15, 18, 20. 2 ил.1274142Изобретение относится к информационно-измерительной технике.Целью изобретения является обеспечение цифрового управления перестройкой преобразователя, уменьшение постоянной составляющей в выходномнапряжении преобразователя, уменьшение абсолютной погрешности преобразования, обусловленной нестабильностьюкоэффициента передачи и напряжения 1 Опитания интегратора.На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы,поясняющие его работу. 15Преобразователь содержит входнуюшину 1, шину 2 управления, генератор3 образцовой частоты, первый 4 и второй 5 формирователи импульсов обнуления, первый Р-триггер 6, ключ 7, 2 Опрограммируемый счетчик-делитель 8,второй Р-триггер 9, третий Р-триггер10, первый 11 и второй 12 элементыИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инвертор 13, первый14 и второй 15 интеграторы, первую 216 и вторую 17 выходные клеммы, резистор 18, первый 19 и второй 20диоды развязки,Выход генератора 3 образцовой частоты подключен к входам синхронизации Р-триггеров 6 и 9 и через ключ 7 к тактовому входу счетчика-делителя 8. Первый и второй входы формирователя 4 соединены соответственнно с прямым выходом Р-триггера 6 и с входной шиной 1 преобразователя. Выход формирователя 4 через диод развязки 19 подключен к входу установки нуля программируемого счетчика-делителя 8. Вход второго формирователя 5 импульсов обнуления соединен с прямым выходом Р-триггера 10, а выход подключен через второй диод 20 развязки к входу установки нуля счетчика-делителя 8, Информационный вход Р-триггера 6 соединен с входной шиной 1 преобразователя, а прямой выход подключен к инфомационному входу Р-триггера 9 и к первому входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, Вход управления ключа 7 соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11. Установочные входы программируемого счетчика-делителя 8 подключены к шине 2 управления преобразователя, вход установки нуля счетчика соединен через резистор 18 с общим выводом, а выход подключен к входу синх-. 3ронизации Р-триггера 1 О. Прямой выход Р-триггера 9 соединен с информационным входом Р-триггера 1 О и вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ11. Прямой выход Р-триггера 1 О подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 и к второму входуэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12. Выходэлемента ИСКЛЮЧАН 11 ЕЕ ИЛИ 12 подключен к входу первого интегратора 14,и к входу инвертора 13. Выход инвертора 13 соединен с входом второгоинтегратора 15. Выходы интеграторов14 и 15 подключены соответственнок выходным клеммам 16 и 17 преобразователя,Устройство работает следующим образом,С входной шины преобразователяпоследовательность ;пульсов преобразуемой частоты Гх поступает на информационный вход Р-триггера 6 и второйвход первого формирователя 4 импульсов обнуления (фиг.2, а). С выходагенератора 3 образцовой частоты навходы синхронизации Р-триггеров 6 и,9 и через ключ 7 на тактовый входсчетчика-делителя 8 с программируемым коэффициентом пересчета Б поступает импульсная последовательностьс частотой следования Г (фиг,2, б).оНа прямом выходе Р-триггера 6 получают первую последовательность импульсов преобразуемой частоты, синхронизированных с импульсами генератора 3 образцовой частоты (фиг.2, в),и подают на первый вход формирователя 4, информационный вход Р-триггера 9 и первый вход второго. элемента,ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, Из входной несинхронизированнойимпульсной последовательности и первой синхронизированной последовательности входныхимпульсов на выходе формирователя 4,работа которого описывается уравнением У = х х где х и х . - входф 2ные, а У - выходная величина, получают первую последовательность импульсов обнуления и подают ее черездиод 19 развязки на вход установки1нуля программируемого счетчика-делителя 8 (фиг.2, г). Приход импульса из этой серии обнуляет счетчикделитель, подготавливая его тем самьм к пересчету В следующих импульсов, поступающих через ключ 7 с генератора 3 образцовой частоты. На прямом выходе Р-триггера 9 получают вторую синхронизированную последователь-(ность входных импульсов преобразуемой частоты х, сдвинутую относительно первой на период Т, следования импульсов с генератора 3 образцовой частоты (фиг.2, д), и подают на информационный вход Р-триггера 10 и второй вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1. По фронтам или срезам ( в зависимости от типа элементной базы) импульсов этой последователь О ности на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 начинается формирование импульса управления ключом 7, разрешающего прохождение на тактовый вход счетчика-делителя 8 импульсов, сле дующих с периодом Т, с генератора 3 образцовой частоты. С приходом Е тактового импульса, т,е. через время 1 =(К)Т на выходе счетчика" делителя 8 (Фиг.2, е) и, следова тельно, на входе синхронизации 1)- триггера 10 появится соответствующий логический переход (фронт или срез синхроимпульса в зависимости от типа элементной базы), который перене сет импульс из второй синхронизированной последовательности с информационного входа Э-триггера 10 на его прямой выход (фиг.2, ж) и, следовательно, на первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, второй вход элемента ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 и вход второго формирователя 5 импульсов обнуления. Появление этого импульса приведет. к окончанию процесса формирования на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ35 ИЛИ 11 импульса управления с длительностью 1, =(К)Т , в течение времени Т процесс формирования повторитхся еще раз через время Т/2, так как это связано с особенностью работы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ описываемой уравнением У=х х +х х, иг.яф который из двух импульсов йекоторой длительности Т, сдвинутых относительно друг друга на время 1, сформирует два импульса длительностью 1 и отстоящих друг от друга на время 1 а также к формированию с некоторой задержкойна выходе второго формирователя 5 импульса обнулениялсчетчика с длительностью ,удовлетворяющей условию ,+с дТоТаким образом, с помощью В-триггера 1 О и счетчика-делителя 8 с про граммируемым коэффициентом пересчета кполучают третью синхронизированную последовательность входных импульсов преобразуемой частоты Гх, сдвинутуюотносительно второй на время С иотносительно первой на время 1 =ЕТи подают ее на вход формирователя 5импульсов обнуления, первый входэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 и второйвход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12(фиг. 2, ж).На выходе формирователя 5 получают вторую последовательность импуль"сов обнуления, сдвинутую относительЮно первой на время, равное половине периода Т, и подают ее на вход установки нуля счетчика-делителя 8 (фиг.2, э) . Каждый импульс из этой последовательности подготавливает счетчик-делитель к пересчету второй серии изЕ импульсов в течение времени ТхИз второй и третьей синхронизированных последовательностей входных импульсов преобразуемой частоты Гх на выходе элемента ИСКЛ 10 ЧАИЦЕЕ ИЛИ 11 формируют импульсы управления длительностью 1 частотой следова-. ния 2 Гх и подают на управляющий входключа 5 (Лиг.2, и)Аналогично с помощью элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 из первой и третьей синхронизированных последовательностей входных импульсов преобразуемой частоты Гх формируют импульсы программируемой длительностиследующих с частотой 2 Гх, и подают ее на вход инвертора 13 и входпервого интегратора 14 ( фиг.2, к) С выхода инвертора 3 снимают инвертированную импульсную последовательность и подают на вход второго интегратора 15 (фиг,2, л).На выходе первого интегратора 14 получают напряжение, среднее значение которого определяется выражением- КУр ( 1-21 сТо Гх),Это напряжение подают на первую выходную клемму 6 преобразователя (Фиг.2, м)На выходе второго интегратора 15 получают напряжение Б , выражение для среднего значения которого имеет2видУг = КУр 2 ЕТрГх.Напряжение ,О подают на вторую выходную клемму 17 преобразователя (Фиг.2, н).Выходное напряжение преобразователя, равное разности напряжений , и У , снимают с выходных клемм 1 б127415и 17 (Фиг.4, о). Это напряжение равно11- 11 Ц: Ц +ЯЦХ,Формула изобретенияПреобразователь частоты в напряжение с цифровым управлением, содер-, жащий генератор образцовой частоты, первый и второй Р-триггеры, первый 1 О интегратор и входную шину, соединенную с информационным входом первого Р-триггера, выход которого соединен с информационным входом второго Р- триггера, а выход генератора образ цовой частоты соединен с тактовыми входами первого и второго Э-триггеров, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью обеспечения цифрового управления перестройкой преобраэова теля, уменьшения постоянной составляющей в выходном напряжении и уменьшения абсолютной погрешности преобразования, обусловленной нестабильностью коэффициента передачи и на пряжения питания интегратора, в него введены третий Р-триггер, ключ, инвертор, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАКЦ 1 ЕЕ ИЛИ, первый и второй Формирователи импульсов обнуления 30 счетчика, второй интегратор, два диода развязки, резистор и счетчик-. целитель с программируемым коэффициентом пересчета, установочные -входы которого соединены с шиной 42 управления, а тактовый вход соединенс выходом ключа, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а управляющий вход ключа соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый входкоторого соединен с выходом второгоР-триггера и информационным входомтретьего Р-триггера, выход которогосоединен с первым входом второгоэлемента ИСКЛ 1 ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторымвходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ и входом второго Формирователяимпульсов обнуления счетчика, выходкоторого через прямосмещенный второйдиод соединен с входом установкинуля счетчика-делителя и резистором,другой контакт которого соединен собщей шиной, при этом входная шинасоединена с первым входом первогоформирователя импульсов обнулениясчетчика, второй вход которого соединен с выходом первого Э-триггераи вторым входом второго элементаИСКЛ 1 ОЧА 1 ОЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен сФвходом первого, а через инвертор - с входом второго интегратора, выходы которых являются выходамиустройства, при этом выход первогоформирователя импульсов обнулениясчетчика через прямосмещенный первыйдиод соединен с входом установки нуля счетчика-делителя, выход которого соединен с тактовым входом третьего В-триггера.1274142 Составитель Е,СоловьевРедактор Э,Слиган Техред Л.Олейник Корректо гова изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород Проектн аказ 6489/57 ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, Москвираж твен рете Ж816 Подпи ого комитета СССР ний и открытийРаушская наб.,