Преобразователь напряжения в частоту

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к,авт. сеид-ву(22) Заявлено 27,03.81 (21) 3264894/18-21 Н 03 К 13/20 с присоединением заявки М 9 -Государственный комитет СССР но дедам изобретений и открытий(71) Заявитель Пензенский олитехнический инст ЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТ ПРЕОБР Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения высокочастотных сигналов.Известен преобразователь напряжения в частоту с квадратичной функцией преобразования, принцип действия которого основан на циклическом заряде интегратора суммой входного и опорного напряжений и разряде того же интегратора разностьо этих напряжений 111. ором,нен спер- череэ вого и30 ключ Данное устройство имеет низкую выходную частоту и поэтому не может быть использовано для преобразования высокочастотных сигналов. Низ-. кая выходная частота ПНЧ обусловлена инерционностью усилителя, на котором выполнен интегратор, и задержкой срабатывания коммутирующих эле- ментов.Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, вход которого соединен с " входной шиной преобразователя, а выход - с первым входом первого сравнивающего устройства, источник опорного напряжения и ключ 1 2. Недостатком такого преобразователя является ограниченный частотныйдиапазон, что обусловлено необходимостью периодического сброса интегратора с частотой равной выходной.Цель изобретения - расширение частотного диапазона.Поставленная цель достигается тем,что в известный преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, вход которого соединен свходной шиной преобразователя, авыход - с первым входом первогосравнивающего устройства, источник 15 опорного напряжения и ключ, введенысумматор, второе сравнивающее устрой,ство, триггер, первый и второй источники опорного токаи конденсатор,причем выходы источника опорного напряжения и интегратора подключенысоответственно к первому и второмувходам сумматора, выход сумматораподключен к первому входу второгосравнивающего устройства, вторые вхо ды первого ивторого сравнивающихустройств соединены с конденсатвторой вывод конденсатора соедиобщей шиной устройства, выходомсточника опорного тока ис выходом второго источника30 ц опорного тока, выходы первого и второго сравнивающих устройств подключены соответственно к входам уста" новки "1" и "0" триггера, выход триггера соединен с управляющим входом ключа.На фиг.1 приведена схема предложенного преобразователя; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит интегратор 1, источник опорного напряжения 2,сумматор 3, два сравнивающих устрой-ства 4 и 5, конденсатор б, два ис точника опорного тока 7 и 8, ключ 9 и триггер 10. Вход интегратора 1 соединен свходной шиной устройства, а выход -с первым входом первого сравнивающего устройства 4 и первым входомсумматора 3, второй вход которогоподключен к выходу источника опорного напряжения 2, выход сумматора3 соединен с первым входом второгосравнивающего устройства 5, вторыевходы обоих сравнивающих устройствсоединен с одним из выводов конденсатора б, второй вывод конденсатораб соединен с общей шиной устройства,выходом первого источника опорноготока 7 и через ключ 9 с выходом второго источника опорного тока 8, выход первого сравнивающего устройства 4 подключен к входу установки "1"триггера 10, а выход второго сравнивающего устройства 5 подключен квходу установки "0" триггера 10,прямой выход триггера 10 соединен свыходной шиной устройства, а инверсный выход триггера 10 подключен к.управляющему входу ключа 9.Устройство работает следующим образом,В общем случае выходное напряжение интегратора 1 определяется выражением 1ц = - ) ц(с) сг (1)А ," Хгде ," - постоянная времени интегратора.Когда выходной ц сигнал интегратора 1 представляет собой напряжение синусоидальной формы (см.фиг,2), в сумматоре 3 происходит сложение выходного сигнала интегратора 1 Ц, и опорного, напряжения ц ,Таким образом, на первый вход первого сравнивающего устройства 4 подается напряжение цА, представляющее собой интегральное значение входного сигнала цХ,(й), а на первый вход. второго сравнйвающего устройства 5 - напряжениеА ОЦикл преобразования состоит из двух тактов. В первом такте триггер 10 находится в единичном состоянии,ключ 9 разомкнут, т.е. происходит заряд конденсатора 6 током +1 от источника опорного тока 7.Напряжение в точке С (фиг.1 ифиг.2) Ц ,которое подается на вто рые входы сравнивающих устройств 4и 5, линейно нарастает до моментаравенства его выходному напряжениюсумматора 3 ц. В момент равенстванапряжений цЕ .= ц срабатывает вто рое сравнивающее устройство 5, переводя триггер 10 в нулевое состояние. В результате ключ 9 заьыкаетсяи начинается второй такт работы устройства.В течение второго такта напряжение в точке С Цс линейно Убывает,так как в этом случае происходит перезаряд конденсатора б током -21от второго источника опорного тока8, В момент равенства напряжения вточке С выходному напряжению интег-ратора 1 ц = цА срабатывает сравнивающее устройство 4, переводя сноватриггер 10 в единичное состояние.Далее цикл Работы повторяется.За время первого Т такта преобразования (фиг.2) приращение пилообразного напряжения ц подаваемого на вторые входы сравнивающих устройств 4 и 5, равно сумме опорного напряжения ц и приращения интегрального значенйя входногонапряжения за время этого такта 1 т цтщ ц + р (2)40 где С - емкость конденсатора 6;ц - входное напряжение;7 - КС- постоянная времениХийтегратора 1.Лйалогично для второго такта пре 45 образования можно записать уравление0 ф ц +С;ф с Решив уравнение (2) и (3) относи 50 тельно Т и Т, получают выражение для выходной частоты ПНЧ МС)-(ОХЮ,81 Тт, г С 55 с О ,огас оуЪ Х ) 2 Ц АТОС Я ОоСиили,полагая, что емкости конденсатора интегратора (С) и конденсатора б ( С) равны, получают65 и1где 8 = уу-у --о о формула изобретения Преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, вход которого соединен с входной шиной преобразователя, а выход - с первым входом первого сравнивающего устройства, источник опорного напряжения иключ, отличающийся тем, что, с целью расыирения частотного диапазона, в него введены сумматор, второе. сравнивающее уст постоянный коэф фициент, определяемый параметрами ПНЧ;Й - сопротивление интегратора,В предложенном преобразователе интегратор работает только с частотойвходного сигнала и не принимает участия в формировании пилообразного напряжения, в результате чего раааиряется частотный диапазон, а также снижаются требования к интегратору побыстродействию и динамическому диапазону,ройство, триггер, первый и второйисточники опорного тока и конденсатор, причем выходы источника опорного напряжения и интегратора подключены соответственно к первому ивторому входам сумматора, выход сумъатора подключен к первому входувторого сравнивающего устройства,вторые входы первого и второго сравнивакщих устройств соединены с кон 0 денсатором, второй вывод койденсатора соецинен с общей шиной устройства, выходом первого источника опорного тока и через ключ - с выходомвторого источника опорного тока, вы 15 ходы первого и второго сравнивающихустройств подключены соответственнок входам установки "1 ф и фОф триггера, выход триггера соединен с управляющим входом ключа.20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СШй Р 3780273,кл.б 06 С 7/16, 18.12.78.2. Маргяшин А.И., Шахов,Э.К.,5 Шляндин В.М.Преобразователи электрических параметров для системыконтроля и измерения, М., "Энергияф,966892 оставиталь В,Дмитриевехред.А.:Бабинец КорректорН.КОр вск Редактор Л.Весел исн амирам 959 И Государственного делам изобретений и Москва, Ж, РаушППП "Патентф, г.Ужг омитета СССР открытий кая наб