Преобразователь напряжения в частоту

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскня

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Ы ) Дополни тель ное к авт. св ид-в у—

)51) М. Кп.

Н 03 К 13/20. (22) Заявлено 253181 (21) 3358371/18-21 с присоединением заявки № (23) Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Приоритет

Опубликовано 070383. Бюллетень ¹ 9 (53) УДК 681. 325 (088.8) Дата опубликования описания 070383 (72) Авторы изобретения

В.В. Кизимов, Г.Б. Мажаров и В.М. Балаш (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и автоматики в качестве измерительного преобразователя напряжения в частоту.

Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий пассивную интегрирующую RC-цепь, компаратор на операционном усилителе и диодный разрядный ключ 51 5.

Недостатком этого преобразователя является низкая.точность в широком диапазоне частот, обусловленная невысокой точностью пассивного

RC-интегратора и фиксированным временем разряда конденсатора интегратора.

Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий ключевое устройство, вход которого соединен с входной шиной, а выход — с входом интегратора, и компаратор, выход которОго подключен к управляющему входу ключевого устройства t.2 3. . Его недостатком является низкая точность в широком диапазоне частот, вызванная нелинейной зависимостью частоты выходного сигнала от входного напряжения при высокой частоте. Эта нелинейность обусловлена конечными временными задержками компаратора и ключевого устройства.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя напряжения в частоту в широком диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь напряжения в частоту, содержащий ключевое устройство, вход которого соединен с входной шиной, а выход— с входом интегратора, и компаратор, выход которого подключен к управляющему входу ключевого устройства, введены управляемый делитель напряжения, блок сравнения и пиковый детектор, вход которого подключен к выходу интегратора и входу управляемого делителя напряжения, выход— к входу блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, при этом выход управляемого делителя напряжения соединен с входом компаратора.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема преобразователя.

Преобразователь содержит последовательно соединенные входную шину 1, 1ОО3333 ключевое устройство 2, интегратор

3, управляемый делитель 4 напряжения, компаратор 5, выход которого подключен к управляющему входу ключевого устройства 2, а выход интегратора 3 через последовательно соединенные пиковый детектор 6 и блок

7 сравнения подключен к второму входу управляемого делителя 4 напряжения.

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразуемое напряжение с шины

1 через ключевое устройство 2 поступает на интегратор 3. Линейноизменяющееся напряжение с выхода 15 интегратора 3 через управляемый делитель 4 поступает на комларатор

5. Как только уровень линейно изменяющегося напряжения на входе компаратсра 5 достигает уставки ком- щ паратора 5, последний срабатывает и переключением ключевого устройства 2 меняет направление интегрирования. Моменты времени, в которые происходит изменение знака скорости нарастания выходного напряжения интегратора 3, определяется уставкой компаратора 5 и коэффициентом передачи управляемого делителя 4.

Коэффициент передачи управляемого делителя 4 задается блоком 7 сравнения в зависимости от раэбаланса между уставкой блока 7 сравнения и величиной треугольного напряжения, выпрямленного пиковым детектором б.

В области низких частот, когда время задержки компаратора 5 и клю,чевого устройства 2, пренебрежимо мало по сравнению с периодом выходной частоты преобразователя, напря- 4О же. ие на выходе интегратора 3, выпрямленное пиковым детектоором 6, равно уставке блока 7 и рассогласование на его выходе отсутствует, а коэффициент передачи управляемого 45. делителя 4 минимален и равен номинальному.

В области высоких частот, когда время задержки компаратора 5 и ключевого устройства 2 сравнимо. с пе- Я риодом выходной частоты преобразователя, амплитуда линейно изменяющегося напряжения на выходе интегратора 3 стремится возрасти, так как реальная смена знака скорости нарастания напряжения интегратора происходит позже ожидаемой иэ-за влияния задержек компаратора 5 и ключевого устройства 2. При этом между . напряжением с пикового детектора 6 и уставной блока 7 сравнения появляется рассогласование, которое изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 4 таким образом, что амплитуда напряжения на его выходе увеличивается, вызывая более раннее срабатывание компаратора 5.

Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора 3 не станет равным уставке блока 7.

Таким образом, стабилизация напряжения на выходе интегратора 3 в области высоких частот устраняет влияние конечных временных задержек компаратора 5 и ключевого устройства 2. Это в свою очередь расширяет частотный диапазон работы устройства и устраняет нелинейность его характеристики, что приводит к повышению точности устройства.

Следовательно, применение в преобразователе напряжения в частоту пикового детектора, выпрямителя и управляемого делителя выгодно отличает предлагаемый преобразователь от известйого, так как позволяет повысить точность преобразователя напряжения: в частоту в широком диапазоне частот.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий ключевое устройство,.вход которого соединен с входной шиной, а выход - с входом интегратора, и компаратор, выход которого подключен к управляющему входу ключевого устройства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя в широком диапазоне частот, в него введены управляемый делитель напряжения, блок сравнения и пиковый Детектор, вход которого подключен к выходу интегратора и входу управляемого делителя напряжения, выход — к входу блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, при этом выход управляемого делителя напряжения соединен с входом компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гутников В.С. Применение операционных усилителей в измерительной технике. Л., "Энергия", 1975, с. 105, рис. 48а.

2. "Приборы и техника эксперимента", 1979, 9 1, с. 143-145 (прототип) .

1003333

Составитель В. Дьастриев

Редактор Е. Кинив Техред O.Неце Корректор Г.Orap

Заказ 1589/45 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4