Преобразователь напряжения в частоту

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН всю Н 03 К 13/20

Г ., !

О"

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABT0PCH0lNY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3382865/18-21 (22) 22,01.82 (46) 15,05.83, Бюл.. и 18 (72) В,И,Мартынюк (53) 681,325(088.8) (56) 1, йатент Японии М 47-11768) кл. Н 03 К 13/20, 14,03Л2.

2, Балакай В,Г,, Крюк И.П., Лукьянов Л.М, Интегральные схемы

АЦП и ЦАП, М., "Энергия", 1978, с, 238, рис. 6-19 (прототип). (54}(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В ЧАСТОТУ, содержащий интегратор,. первый вход которого соединен с вход ной шиной, первое пороговое устройство, вход которого соединен с выходом интегратора, первый инвертор, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, конденсатор, первая обкладка которого соединена с вторым входом интегратора через первый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, а вторая обкладкас первым источником опорного напряжения через второй ключ, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования,,в него введены второе пороговое

„„SU„„1018243 А.устройство, вход которого подключен . к выходу интегратора, триггер и первый элемент ИЛИ, первый и второй входы которых подключены соответст" венно к выходам первого и второго пороговых устройств, первый и второй элементы И, первые входы которых под" ключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера, а вторые входы подключены соответственно к выходам первого инвертора и ждущего мультивибратора, второй элемент ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И, второй инвертор, вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а выходк управляющему входу второго ключа, второй источник опорного напряжения, третий ключ, включенный между вторым источником опорного напряжения и второй обкладкой конденсатора, и четвертый ключ, включенный между первой обкладкой конденсатора и общей шиной, причем вход ждущего мультивибратора > подключен к выходу первого элемента 1 „

ИЛИ, управляющий вход третьего ключа" к выходу второго элемента ИЛИ, а (;© управляющий вход четвертого ключа:к выходу первого инвертора. вы

1018243

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при построении ана. лого"цифровых преобразователей и цифровых вольтметров. 5

Известен преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий интегратор на операционном усилителе, пороговое устройство и ключ, включенный параллельно интегрирующей емкости I 11, Однако этот преобразователь име" ет невысокую точность и плохую линейность, Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, первый вход которого соединен с входной шиной, первое пороговое устройство, вход которого соединен с выходом интегратора, первый инвер.тор, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, конденсатор, первая обкладка которого соединена с вторым входом интегратора через первый ключ,:управляющий вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, а вторая обкладкас первым источником опорного напряжения через второй ключ (23.

Недостатком известного устройства З0 является узкий диапазон преобразования, ограниченный сигналом одной полярности, Целью изобретения является расши- . рение диапазона преобразования.

Поставленная цель достигается тем что в преобразователь напряжения в чачастоту, содержащий интегратор, первый вход которого соединен с входной шиной, первое пороговое устройство, вход которого соединен с выходом интегратора, первый инвертор, вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора, конденсатор, пер- . вая обкладка которого соединена с вторым входом интегратора через пер. вый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу ждущего. мультивибратора, а вторая обкладка - с первым источником опорного напряжения че.рез второй ключ, введены второе пороговое устройство, вход которого подключен к выходу интегратора, триггер и первый элемент ИЛИ, первый и второй входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго пороговых устройств, первый и второй элементы И, первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера, а вторые входы подключены соответственно к выходам первого инвертора и ждущего мультивибратора, второй элемент ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И, второй инвертор, вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а выход - к управляющему входу второго ключа, второй источник опорного напряжения, третий ключ, включенный между вторым источ" ником опорного напряжения и второй обкладкой конденсатора, и четвер" тый ключ, включенный между первой обкладкой конденсатора и общей шиной, причем вход ждущего мультивибратора подключен к выходу первого элемента ИЛИ, управляющий вход -третьего ключа - к выходу второго элемента ИЛИ, а управляющий вход четвертого ключа - к выходу первого инвертора. !

На чертеже представлена функциональная электрическая схема предлага. емого преобразователя, Устройство содержит интегратор 1, пороговые устройства 2 и 3, входы которых подключены к выходу интегратора 1, элементы 4 и 5 ИЛИ, ждущий мультивибратор 6, вход которого подключен к выходу элемента 8 ИЛИ, инверторы 7 и 8, триггер 9, входы ко торых пс,дключены соответственно к выходам пороговых устройств 2 и 3 и входам элемента 4 ИЛИ, элементы 10 и 11 И, первые входы которых подключены соответственно к выходам триггера 9, а вторые входы подключены соответственно к выходам инвертора 7 и мультивибратора 6, Выходы элементов 10 и l1 И подключены к входам элемента 5 ИЛИ, выход. кото- . рого подключен к входу инвертора 8.

Устройство содержит также ключи 1215 источники 16 и 17 опорного напряжения и конденсатор 18, причем ключи l2 и. 13 соединяют первую обкладку конденсатора 18 соответственно с вторым входом интегратора 1 и общей шиной, а ключи 14 и 15 соединяют вторую обкладку конденсатора

18 соответственно с источниками

16 и 17 опорного напряжения. Управляющие входы ключей 12 и 13 подключены соответственно к выходам мультивибратора 6 и инвертора 7, а управляющие входы ключей 14 и 15 под-".

18243 4

f0

И

46

3 10 ключены соответственно к выходам ин: вертара 8 и элемента 5 ИЛИ.

Преобразователь напряжения в.частоту работает следующим образом.

При подаче на вход интегратора

1 постоянного. напряжения напряжение на его выходе начинает линей" но возрастать. При достижении напряжения на выходе интегратора порога срабатывания одного на пороговых устройСтв 2 или 3, одно из них срабатывает и своии выходным на. пряжением устанавливает триггер 9 в положение, соответствующее полярности входного сигйала, а через элемент 4 ИЛИ запускает ждущий иультивибратор 6, Выходной сигнал триггера 9 открывает соответствующий элемент 10 или 11 И, например элемейт 10 И и через. элемент 5 ИЛИ устанавливает ключи 14 и 15 в исходное состояние ключ 15 открывает, а ключ 14 закрывает для заряда конденсатора 18 от соответствующего источника (в данном случае от источника 17 через открытый ключ 15}.

Импульс ат ждущего иультивибратора

6 открывает ключ 12 а проведший че" рез инвертор 7 закрывает ключ 13.

Этот же иипуль от мультивибратара

6, пройдя через элемент (10 или П) И- и элеиент 5 ИЛИ, перекидывает ключи

14 и 15 в состояние, противоположное предыдущему (в данном случае им" пульс проходит от иультивибратора через инвертар 7 элеиент 10 И, элемент 5 ИЛИ и вызывает закрывание ключа 15 и открывание ключа ?4,).

Сиена состояния ключей 14 и 15 вызывает перезаряд конденсатора 18, причем перезаряд происходит через открытый ключ 12 на вход интегратора 1, we в свою очередь вызывает воз врат интегратора 1 в начальное сас" таяние. По окончании перезаряда интегратора 1 соответствующее пороговае устройство возвращается в исходное состояние, а по окончании импульса от мультивибратора 6 возвращаются в исходное -состояние и ключи

12-15. Кодденсатар 18 снова заряжается от соответствующего источника опорнога напряжения (в данном слу;чае от источника 17). При очередном срабатывании порогового устройства процесс перезаряда эталонного конденсатора повторяется, и если полярность напряжения на входе интег ратора 1 не изменяется,та состояние триггера 9 также не изменяется (состояние триггера определяется первым пришедшим импульсом от порогового устройства) и процесс переэаряда ко конденсатора 18 происходит в одной и той же последовательности ° (в дан" ном случае, заряжается ют источника 17 и перезаряжается на вход интег. ратрра через источник 16}, При смене полярности сигнала на входе интегратора 1 срабатывает другое пороговое устройство, которое вызывает переброс триггера 9 в противоположное состояние., которое, в свою очередь, вызывает новое исходное состояние ключей 14 и 15 и другой процесс перезаряда конденсатора 18 при появлении импульса от мультивиб. ратора 6 (s даннои случае при смене сигнала открывается элеиент 11 И, ключ 15 в исходном состоянии закрыт, ключ 14 - открыт, конденсатор 18 заряжается ат,источника 16 через ключи

13 и 14 и переэаряшается на вход интегратора через ключи 12 и 15 и источ.

6 ник. 17, при этом на вход интегра" тара поступает заряд пративополажного знака).

Частота иипульсав на выходе преобразователя пропорциональна входному сигналу и обратно пропорциональна величине заряда, поступающего на вход генератора от эталонного кандейса" тора 18.. Величина заряда на конденсаторе 18 определяется величиной ега емкости и разностьв потенциалов источников 16 и 17.

Информация о полярности входно

ro сигнала мажет сниматься с выхода триггера 9, Таким образом, .предлагаемый npe"" образаватель позволяет преобразовывать входные сигналы обеих полярностей, что обеспечивает расширение диапазона преобразования. При этои коэффициент преобразования для обеих полярностей является одинаковым, так как определяется одними и теми же элементами, Так же одинаковыми являются временные и температурные изменения, 1018243

Заказ 3561/54 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного юмитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

С3

Ъ

Редактор А.Химчук

Составитель В,Дмитриев

Теяред А. Ач Корректор А.Ильин