Преобразователь частоты в напряжение

.801117834 359 03 К 9 06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИЩ:ТЕЛЬСТВУ(71) Московское отделение Научноисследовательского института по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения, Государ" ственный научно-исследовательский энергетический институт им.Г.М.Кржижановского и Ленинградское производственное электромашиностроительное объедииение "Электросила" (53) 681.325(088.8)(56) 1. Мартяшин А.И., Шахов Э,К., Шпяндии В.М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М., "Энергия", 1976, с, 259, рис. 4-38.2. Авторское свидетельство СССР У 480186кл. Н 03 К 9/06, 1976 (прототип).(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий формирователь импульсов, последовательно соединенные выходной интегратор и интегратор с узлЬм установки начальных условий,выход которого подключен к входу фиксирующего блока, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к источнику эталонного напряжения,. первый выход формирователя импульсов подключен к управляющему входу фиксирующего блока, а второй выход формирователя импульсов подключен к управляющему входу интегратора с узлом установки начальных условий, о т л ич а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродействия в широком диапазоне преобразуемых частот, в него введены ключ, компаратор и дополнительный интегратор с узлом ус- ф тановки начальных условий, выход которого соединен с первым входом компаратора, а вход - с источником эталонного напряжения, вход ключа соединен с выходом сумматора, выход ключа .еЯсоединен с входом выходного интегратора, управляющий вход ключа соединен с выходом комйаратора, второй вход которого подключен к выходу выходного интегратора,а управляющий вход дополнительного интегратора с узлом установки начальных условий соединен с вторым выходом формирователя импульсов.Изобретение относится к информационно-измерительной технике и можетиспользоваться в системах автоматического контроля и регулирования,Известны устройства преобразования 5частоты в напряжение, использукициелинейные цепи с частотно зависимымисвойствами 13.Недостатками данных устройств являются низкие точность и быстродействие, обусловленные зависимостью вы."."ходкого сигнала от величины входногои необходимостью фильтрации выходногосигнала.Наиболее близким по технической 15сущности к изобретению является устройство преобразования частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока, содержащее формирователь импульсов, выходной интегратор 20и интегратор с узлом установки начальных условий фиксирующего блока,сумматор, источник эталонного напряжения, причем интегратор с узломустановки начальных условий соединен 25через фиксирующий блок, сумматор иблок с выходным интегратором, выходкоторого соединен с входом интегратора, с блоком установки начальныхуслОВий истОчник эталонного напря 30, жения соединен с одним из входов сумматора. Преобразователь построен какзамкнутая импульсная система, поддерживающая на выходе фиксирующего устройства напряжение, близкое к нулю,35благодаря наличию выходжого интегрирующего усилителя 21,Недостатком известного устройства .является то, что высокое быстродействие достигается в узком диапазонеизмеряемых частот.Цель изобретения - повышение быст"родействия в широком диапазоне преобразуемых частот.Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователь частоты внапряжение, содержащий формировательимпульсов, последовательно соединенные выходной интегратор и интеграторс узлом установки начальных условий,ф 50выход которого подключен к входу фик"сирукицего блока, выход которого подключен к первому входу сумматора,второй вход которого подключен к источнику эталонного напряжения, первый55выход формирователя импульсов - куправляющему входу фиксирующего блока, а второй выход формирователя импульсов - к управляющему входу интегратора с узлом установки начальных условий, введены ключ, компаратор и дополнительный интегратор с узлом установки начальных условий, выход которого соединен с первым входом компаратора, а вход - с источником эталонного напряжения, вход ключа - с выходом сумматора, выход ключа -с входом выходного интегратора, управляющий вход ключа - с выходом компаатора, второй вход которого подключен к выходу выходного интегратора, а управляющий вход дополнительногоинтегратора с узлом установки начальных условий соединен с вторым выходом формирователя импульсов.На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства на фиг.2 - электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг.3 - временные диаграммы его работы.Преобразователь частоты в напряжение содержит формирователь 1 импульсов, последовательно соединенные выходной интегратор 2 и интегратор 3 с узлом установки начальных условий, выходы которого подключены к входу фиксирующего блока 4, выход которого подключен к первому входу сумматора 5, второй вход которого подключен к источнику б эталонного напряжения, первый выход формирователя импульсов" к управляющему входу фиксирукицего блока 4, а второй выход формирователя импульсов " к управлякицему входу интегратора 3 с узлом установки начальных условий, ключ 7, компаратор 8 и дополнительный интегратор 9 с узлом установки начальных условий, выход которого соединен с первым входом компаратора .8, а вход - с источником б эталонного напряжения, вход ключа - с выходом сумматора 5, выход ключа- с входом выходного интегратора 2, управляющий вход ключа - с выходом компаратора 8, второй вход которогоподключен к выходу выходного интегратора 2, а управлякиций вход дополни тельного интегратора 9 с узлом установки начальных условий соединен с вторым выходом формирователя 1 импульсов,Устройство работает следующим образом.С приходом очередного импульсногосигнала преобразуемой частоты О(фиг.3) на первом выходе формировате3 1 117 ля 1 формируется импульсный сигнал О (на фиг,З), поступающий на управляющий вход фиксирующего блока 4, и осуществляется запоминание значения выходного напряжения Оз (фиг.З) нн тегратора 3, достигнутого на предыдущем такте работы устройства. По окончании импульса 01 фиксирующий блок переходит в режим "хранения", и напряжение на его выходе 0 (фиг.З) ос О тается неизменным вплоть до прохода следующего импульсного сигнала ОВ . Одновременно по окончании импульса 01 на втором выходе формирователя 1 формируется импульсный сигнал О. 1516 (фиг.З), поступающий на управляющие входы узлов установки начальныхусловий интеграторов 3 и 9, и происходит "обнуление" выходного напряжения интеграторов 0 и Оз (фиг.З), При )О уменьшении выходного напряжения интег- . ратора 9 до величины выходного напря-. жения 0интегратора 2 (фиг.З) на выходе компаратора 8 формируется ,передний фронт импульсного сигнала )5 О (фиг.З), поступающего на управляющий вход ключа 7. Ключвключается, и напряжение с выхода сумматора 5, равное сумме эталонного напряжения О источника 6 и выходного на пряжения фиксирующего блока 04 (фиг.З), поступает на вход интегратора 2.Выходное напряжение О , интегратора 2 (фиг.З), являющееся выходным35 сигналом всего устройства, начинает изменяться в.зависимости от величины и полярности выходного напряжения сумматора 5. По окончании импульса 0 6 интеграторы 3 и 9 переходят в режим интегрирования напряжения ОВы и их выходные напряжения 0 и Оз (фиг.З) нарастают. По достижении выходным напряжением интегратора 9 величины, равной напряжению О ы , 4 на выходе компаратора 8 формируется задний фронт импульсного сигнала ОВ (фиг.З), ключ 7 выключается, и интегратор 2 переходит в режим "храненйя", вплоть до момента прихода,следующего импульсного сигнала 0 . С приходом следующего импульса порядок операций повторяется. Интегратор 2, охваченный обратной связью, в цепь которой включены интегратор 3 и фиксирующий блок 4, является астатическим усилителем. Поэтому в установившемся режиме при постоянной частоте 834 4входного сигнала обеспечивается равенство нулю выходного напряжения сумматора 5, т,е. установившееся значение 04 ( 04 уст) равно по величине и противоположно по полярности эталонному напряженин 1 О.:ОУС=-0В то же время значение О равно4 Уст значению пилообразного выходного напряжения интегратора 3 в моменты прихода очередных входных импульсных сигналов, прямо пропорциональному периоду преобразуемой частоты Т и установившемуся значению выходного напояжения устройства О ы,Т.ц4 уст Т 3Вых уст 1 3 Выд уот )о где Тз - постоянная времени интегратора 3.Таким образом,Товых.у.т-оо Т =Опт,ЗХ, где Е - частота входного сигнала.Следовательно, установившееся значение выходного напряжения устройства прямо пропорционально частоте сле" дования входных импульсных сигналов. На фиг.З установившемуся режиму работы устройства соответствуют первый и третий такт работы устройства.установившееся значение выходного напряжения устройства не зависит от длительности Ф импульсного сигнала О (фиг. 3), поступающего на управляющий вход ключа 7. Однако.для обеспечения устойчивости и высокого быстродействия устройства в широком диапазоне изменения преобразуемой частоты необходимо, чтобы равная Г длительность проводйцего состояния ключа 7 на каждом такте. работы устройства изменялась прямо пропорционально вели чине выходного напряжения О . ВЬЫХ предлагаемом устройстве это условие обеспечивается. Действительно, длительность импульсного сигнала 08 равна интервалу нарастания выходного напряжения интегратора 9 от нулевого значения для зйачения, равного выходному напряжению устройстваТ1 . ф 4- УЮ=" Ч =ОТ о Г о Вых9 9огде Т " постоянная времени интеграЭтора 9.1117834 Составитель В,Пешковедактор В.Данко Техред О.Неце Корректор В,Бутяг Заказ 7246/4ВН Патент", г.ужгород,ектная, 4 Филиал 3 Тираж 861 ИИПИ Государственног по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Ра Подписноекомитета СССРи открытийшская наб д,4/