Преобразователь частоты в напряжение

Союз СоветскихСоцнаяистичвскикРеспублик ОП ИСАЙИ ЕИЗОВРЕТЕЙ ИЯК АВТОУСКОМУ СЭИ ТВЛЬСТВУ и 907797Ояублвнмане 23.02.82, Ввллетень МДата евублякованвя ояясання 25,02.82(72) А вторы изобретения В.В.Тимонов, А. С. Сосунов и С. Н. Петров Таганрогский радиотехнический институт,им. В;.Д,.Калмыкова(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ 2Известен преобразователь частоты в напряжение, содержащий триггер, выход которого подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и через дифференцирующую цепь - к первому входупервого генератора экспоненциального напряжения, компаратор, первый вход которого подключен к выходу первого генератора экспоненциального напряжения, а выход " к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, и аналоговое запоминающее устройство, выход которого соединен. с выходной виной преобразователя.Дамиый преабраэователь содержит также злемент задержки, вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепи, а выход - к управляющему входу аналогового запоминающего устройстИзвестен преобразователь"Частота- З напряжение", содержащий последовательно соединенные формирователь, гене" ратор прямоугольных импульсов, интегратор и Фильтр нижних частот, К выходу интегратора подключен один иэ входов компаратора, к другому входу которого подсоединен источник опврно-, го напряжения, а выход компаратора соединен с другим входом генератера прямоугольнцх импульсов, Выходом преИ образователя является выход фильтранижних частот 1Однако стзвестное устройство обладает низким быстродействием. Кроме36 того, выходное напряжениепреобразователя пропорционально не частоте, а периоду входного сигнала, что ограничивает область его применения. ва 2 в Изобретение относится к измерителЪ ной технике и предназначено для использования в различнцх информационно-измерительных системах. Недостатком известного преобразователя является пониженная точность3 90779что обусловлено влиянием нестабильности времени задержки.Цель изобретения - повышение точности преобразования,Поставленная цель достигается тем,что в известный преобразователь частоты в напряжение, содержащий триггер, выход которого подключен к входугенератора линейно"изменяющегося напряжения и через дифференцирующуюцепь - к первому входу первого генеоатора экспоненциального напряжения, компаратор, первый вход которогоподключен к выходу первого генератор.ра экспоненциального напряжения, авыход - к управляющему входу генера.тора линейно-изменяющегося напряжения, и аналоговое запоминающее уст"ройство, выход которого соединен свыходной виной, введены источникопорного напряжения, второй генератор экспоненциального напряжения имодулятор, причем выход источникаопорного напряжения подключен к второму входу компаратора, вход второго генератора экспоненциального напряжения соединен с первым входомпервого генератора зкспоненциально"го напряжения, а выход " с информационным входом аналогового заломи"нающего устройства, вход модулятораподключен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, а вы"ход " и второму входу первого гене"ратора экспоненциального напряжения, при этом выход коиоаратораподключен к ущиелваЕжу входу аналогового запоминающею устройства,а выход триггера подключен к управляющему входу коемратора.На фиг. 1 щедстввлеив Функциоальная схема щщдлагаеиого преобразователя частоты в навряжение;нафиг. 2 - вреиеинае диаграммы, йоясняющие его работу.Устройство содержит триггер 1, фзвыход которого. непосредственно соеинен с входом генератора 2 линейноизменяющегося напряжения и с управляоцим входом:коипаратора 3 и черездифференцирующую цепь 4 " с входами ЗОпервого 5 и второго 6 генераторовэкспоненциального нвпрвжения, Выходгенератора 2 линейно изменякв 1 егосянапряжения соединен с входом модулятора 7, выход которого соединен Исвторым входом первого генератора 5экспоненциального напряжения. Выходпоследнего соединен с одним входом 7 4компаратора 3, второй вход которогосоединен с выходом источника 8 опорного напряжения, а выход - с управляющими входами генератора 2 линейноизменяющегося напряжения и аналогового запоминающего устройства 9, Выход второго генератора 6 экспоненциального напряжения соединен с входом аналогового запоминающего уст"ройства 9, выход 10 которого является выходом преобразователя.На временнцх диаграммах представленц входной сигнал ( фиг.2 а) сигналы на выходе триггера 1 ( фиг.2 б),на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения (фиг.2 в ), навыходах генераторов 5, 6 экспоненциального напряженияфиг.2 г и 2 дсоответственно)и на выходе преобразователя ( Фиг.2 е),Преобразователь работает следующим образом.Первый входной импульс (фиг.2 а) приводит триггер 1 в единичное состояние (фиг.26) и на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения появляется напряжение (фиг,2 в). Компаратор управляющим уровнем напряжения с выхода триггерапереводится в нерабочее состояние.Приход второго импульса вызывает изменение состояния триггера 1, напряжение на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения перестает расти и остается на уровне, пропорциональном периоду входных импульсое- коэффициент пропорциональности;Т - период следования импульсов.Компаратор 3 переходит в режим сравнения, так как запрещающий единичный уровень на его управляющем входе отсутствует, йа выходе дифференцирующей цепи 4 появляется импульс, запускающий одновременно генераторы 5, 6 экспоненциального напряжения. При этом на выходе первого генератора 5 экспоненциального напряжения возникает экспоненциальноубцвающее напряжение(фиг.Зг).0 (1) 01 ", (2)5 9где 0=0(о) - начальное значениенапряжения О (й)ри й 0;С- постоянная времениформирующей РС"цепигенератора 5 экспоненциального напряжения.Начальное значение О выходногонапряжения первого генератора 5 экспоненциального напряжения являетсявеличиной, прямо пропорциональнойпериоду входных импульсов0 - Оз (о)=86. -АКТ, (3)где в - коэффициент пропорциональности,Нодуляция начального значения напряжения 0(1) осуществляется с помощью модулятора 7.Выходное напряжение второго генератора 6 экспоненциального напряжения определяется по формуле0" Оо) " (4)где О (Д - наооееенне на енхоЭЯ.де второго генератора 6 экспоненциального напряжения,",Оо О (о)=сопзй -начальное значе-,92. ОоО ОоОоп ОО ( 1, .яд., оОопи акт пппТаким образом, на выходе преобра- .зователя оказывается напряжение, величина которого пропорциональна частоте входных импульсов. С приходомследующего импульса цикл работы пре-образователя повторяется,В предложенном изобретении посравнению с известным достигаетсяисключение элемента временной за 20 держки, вследствие чего исключаетсясоставляющая погрешности, обусловленная нестабильностью временной задержки. Кроме того, исключаетсядвухкратный запуск генератора экспо 25 ненциального напряжения в течениицикла изменения, что также способствует повышению точности. Формула изобретения ЗО 45(6) Выходной импульс компаратора 3 сбрасывает выходное напряжение гене-. ратора 2 линейно изменщощегося напря" жения и поступает на управляющий вход50 аналогового запоминающего устройства 9, на выходе 10 которого оказывается при этом мгновенное значение выход" ного напряжения второго генератора 6 экспоненциального напряжения ( Фиг.2 д котррое запоминается аналоговым запоминающим устройством 9 до. следующего импульса с выхода компаратора 3.,Момент срабатывания компаратора 3определяется из соотношения У ф "оо й) где О и- выходное напряжение источника опорного напряжения,Из (5) получаем Преобразователь частоты в напряжение, содержащий триггер, выход ко" торого подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и через дифференцирующую цепь - к первому входу первого генератора экспоненциального напряжения, ком" ,паратор, первый вход которого под: ключен к выходу первого генератора экспоненциального напряжения, а вы" ход " к управляющему входу генерато" ра линейно изменяющегося напряжения, и аналоговое запоминающее устройство6 выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены источник опорного иапряжения, второй генератор экспоненциального напряжения и модулятор, причем выход источника опорного напряжения подключен ко второму входу компаратора, вход второ ,го генератора экспоненциального на" пряжения соединен с первым входом пер ваго генератора экспоненциального напряжения, а выход - с информационным входом аналогового запоминающего устройства, вход модулятора подклю 907797чен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, а выходко второму входу первого генератораэкспоненциального напряжения, приэтом выход компаратора подключен куправляющему входу аналогового запоминающего устройства, а выход триггера " к управляющему входу компаратора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРй, 552693, кл. Н 03 К 13/00,14.04.75.2, Авторское свидетельство СССР Ю 482884, кл. Н 03 К 9/06 (прототип),907797 г.8 Составитель В. Дмитриеведактор П. Коссей Техред Д. Дч Корректор Н. Стец Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 аз 616/70 Тираж 954 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Рауш