Преобразователь напряжения в частоту

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ Е. ЧАСТОТУ, содержащий первый интегратор , первый вход которого соединен с первой входной шиной, второй вход с выходом источника опорного напряжения через последовательно соединенные первый резистор и первый ключ, а выход подключен к входу первого порогового элемента, и генератор опорной частотыJ- выход которого подключен к первому входу распределителя импульсов, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей в него введены агорой и третий ключи, второй и третий пороговые элементь,первый , второй и третий R9-триггеры/ делитель напряжения, первый, второй и третий элементы И, второй и третий резисюры и второй интегратор, выход которого соединен с входами второго и третьего пороговых элементов, первый вход через второй резистор соединен с второй входной шиной, второй вход через последовательно соединенные третий резистор к .: гч. ;.}. л подключен к выходу источника опорного напряжения, а третий вход подключен к средней точке делителя напряжения , выводы которого подключены соответственно к выходам второго интегратора и источника опорного напряжения, причем S-вход первого Я5-триггера подключен к выходу первого элемента И, входы которого подключены соответственно к выходам первого порогового элемента и генератора опорной частоты, а R-вход соединен с прямьгм выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего порогового элемента и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу второго R -триггера, а выход - к,S -входу третьего Я5-триггера, -вход .которого соединен с R, -входом второго RS -триггера и с выколем второго элемента И, а выход - с управляющим входом первого ключа, при этом управляющий вход второго ключа подклюf Т t чен к выходу распределителя импульсов , выходной шине и S - входу второго Ri-триггера, а упраалнюший вход третьего ключа - к инверсному выходу .первого , R5-триггера.

3(5П Н 03 К 13 20 ф Ргрцр@ q

) - г °"" г ЕЙТг1(") л е

Е )(Ц4Ц,"У с(е -Э

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕ.ПЬЮТ ВУ

Бн» АНЮТА

»ТЖЗЗ2ЗЗЗ ЖЗ»З.ЯЖЗЗЗЗЗ ЛИАЗ\ з, ...Г.»

Ф !ф СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ЕТ",,l,; — РЕСЛУВЛИИ ар= -"..

ГОСУЦАРСТБЕг-(НЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3449195/18 — 21 (22) 04.06.82 (46) 30.09„83. Бюл. У 36 (72) Л.П. Колобаен, Л.B. Крюков и C,R, Куликов (63) 681. 325 (088. 8; (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 235847, кл. Н 03 К 13/20, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 464970г кл. Н 03 К 13/20, 1973 (прототип). (54) (57) П1ОЕОБРАЗОБАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Б ЧАСТОТУ,, с:одержагггий первый интегратор,первый вход которого соединен с первой входной шиной, второй вход с выходом источника опорного напряжения через последовательно соединенные первый резистор и первый ключ, а выход подключен K входу первого порогового элемента, и генератор опорнои частоты, выход которого подключен к первому гходу распределителя игунтульсон, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него

НВЕДЕ. !Ул Н ЕВРОЙ И ТРЕТИЙ КЛЮЧИ т ВТО» рой и третий пороговые элементы,первый, второй и третий Р5 -триггеры, делитель напряжения, первый, второй и тр тий элементы И, нторой и третий

pF "oñòîp! и второй . нтегратор выход которого соединен с нходами второго и третьего пороговых элементов, первый вход через второй резистор соединен с второй входной шиной, второй вход через последовательно соединенные третий ревиста . подключен к выходу источника опорного напряжения, а третий вход подключен к средней точке делителя напряжения, выводы которого подключены соответственно к выходам второго интегратора и источника опорного напряжения, причем 5 -вход первого

95-триггера подключен к выходу первого элемента И, входы которого подключены соответственно к выходам первого порогового элемента и генератора опорной частоты, à R -вход соединен с прямым выходом второго триггера и первым входом второго Я элемента И, второй вход которого

% подключен к выходу третьего порогового элемента и к первому входу третьего элемента И, второй вход ко=. „ торого подключен к инверсному выходу второго R6 -триггера, а выход — к. S Я

-входу третьего РЛ -триггера, к --вход .которого соединен с R --гходом второго -триггера и с выходом второго элемента И, а выход — с управляюшим входом первого ключа, прн этом правляющий вход второго ключа подключен к выходу распределителя импульсов, выходной шине и 5 --входу второ=

ro RQ -триггера, а управ.:яюшггй вход третьего ключа — к инверсному выходу первого, 5-триггера.

Изобретение О1 носится к информационна-измерительной технике и предназначено длл использования в устройствах автоматикк, телемеханики, 5

В энергетике для определения мо?лносTH и расхода энергии и н других случаях, когда необходимо преобразование произнедсния двух напряжений В частоту.

Известен преобразователь„ н котором получение выходной частоты,пропорциональной произведению двух нходных напряжений, достигается за счет использованил в цепи импульсной обратной связи функционального преобразователя напряжения н интервал l5 времени I 11.

Недостаток устройства — невысокая точность.

Изнесте?. преобразователь напрлженкл н частсту, содержащий первый ин- З11 тегратор, первый вход которого соединен с первой входной шиной, второй

Вход соединен с Выходом источника опорного напряжения через последовательно соединенные первь1й резистор к первый ключ, а ныход подключен к входу первого порогового элемента, и генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому входу распределителя импульсов (2) .

Его недостатком являются ограниченные функциональные возможности, так как оН прецназначен для преобразователя в частоту только одного выходного напряжения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя напря>кения н частоту.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряже- 4Д ния в частоту, содержащий первый интегратор, первый Вход которого соединен с перной входной шиной, второй нход — с Выходом ис-,î÷íêêà опорного напрлжения через последовательно саеди? енные герный резистор и перный ключ„ а выход подключен к входу первого порогонс го элемента, и генератор опоpHîé .-.-астоты, зыход которого подключен к первому входу ренерсив— подключен к первому входу распределителя импульсов, Введены второй и треткй ключи, второй и третий пороговые элементы, первый, второй и третий 1с ;-триггеры, делктель напряжения, Ipðâ?JH, второй и третий элементы И,. второй и третий резисторы и второй интегратор, Выход которого О rlHHPH c ВКОДами Вто17ОГО и тРеть— е""î порогоных элементов, первый вход через Второй резистор соединен с 60 нто,".>ой Вхосцной шиной, второй вход через последовательно сает?иненные т?оетиЙ рр !и ТОр и ВторОЙ ключ под— ключен к выходу исто ника опорного напряже ?ил „а третий Вход подклю.?е11 к средней точке де ?игсля наг ряж=-:- ?я

ВыВОды 1<ОTОрОГО ПОдклD- Iены OООтвет ственно к Выходам Второго интегратор".-.

1И источника опорногс напряжения, при= чем 6 -вход первого р8 †.;paггера под-ключен к выходу первого элемента И, входы которого пад?<лючены соответст-. венно к выходам первого порогового элемента и генератора О?орной 1астоты, а Р,-вход соединен с прлмь1м Выходом второго триг:"ера и пер: —:-?-м в><одом нторого элемента H, IJTopo Вход которого подключен к выходу третьегo порогового элемента и к ilерво".у =-:õ:аду третьего элемента И, Второй нхад

«OTOPOr O IIOPi

ИМЙУЛЬСОВ< ВЫХОДНОЙ 1?1КНЕ И 5 — ВУОД 7 второго Р6 -триггера, а управ>?яюший вход третьего ключа — к иннерсному выходу первого Б -триггера.

На фиг,1 представлена схема преобразователя; на фиг.2 — диаграммы напряжений при работе устройства.

Преобразователь содержит : †.åpýóþ

Входную шину 1, подклю енну1о к первому источнику входного напрa>«=-нкя,. первый пороговый элемент 2, Вход которого:подключен к Выходу и- тегратора 3, генератор 4 опорной частоты,.

Выход которого связан с первым =1<îдом распределителя 5 импульссн,.: †.-=p вый ключ б, выходы <аторагс -од1<1 ю IpHb1 сООтВетственно к Вход. -ерьагс интегратора 3 к через перв.=.. рез стор 7 к ксточнику 8 опорно-..=. :!! Ja— женил. Преобразавгтель также oo;,r=p— жит :-торой интегратор 9,. Втor "- ..8 и третий 11 ключи„ нтОрОЙ 1„ F тий 13 пороговые элемент=-„. п--pk! -I., второй и третий Р5-триггеры выходную шину 17, поцключенk:.;. .a

Выходу распределителя 5, пер ;:=.-:, второй и третин =-лемеkiTIH 1 8 - П, при этом вход интегратора У свлза:-: через резистор 21 и через В. .онкую шину ?2 с Вторым H,сточнккoi rхо„-:"!с . га напряжения, а -ерез 1<лю-1 0", H«J!«:ченный последоватол:-.но с ре-з.-= : е

23 — с источником 8 опорно е нг:1;я— жения, и через:<люч 11 — сс . р-,. с-"тОчкОЙ делителя 2-" . .а пряжек и:, .з= В ды которого подклк;чены к иста-:-. И1», 8 опорного напряжения и Выхо.-.:,, и -.— тегратора Э, саед: ненно .у с и: сд:: .::. пороговых элементов 1? и 13. Б:-:.:<;:д порогового элемента 2 подклк.--?ен:-< первому входу элемента И.18, Всоре.

ВХОД :-<ОтарОГО СОЕдКНЕН С НЫХО;:ОМ нератора 4 огорной астеты„ . ?1.1>: с > -входом Р.5 -триггер==

1045381

4О ныи выход которого подключен к управляющему входу ключа 11, а )? -вход к прямому выходу (?.5 †тригге 15. Выход порогового элемента 13 соединен с входами элементов И 19 и 20, другие входы которых подключены соответственно к инверсному и прямому выходам ?5-триггера 15, Я -вход которого подключен к выходу распределителя 5 импульсов и управляющему, входу .ключа 10. 8 -вход 5-триггера

16 подключен к выходу элемента И 19, P, — âõoö — к выходу элемента И 20 и к к,-нходу К5 -триггера 15, а прямой выход — к управляющему входу перного ключа 6. 15

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение первого входного источника (фиг.2а) подается через пер— ную ьходную шину 1 на нход интегратора 3, при этом, когда ключ б разомкнут, напряжение на выходе интегратора возрастает (фиг. 2н) . Когда напряжение на выходе интегратора 3 достигнет порога срабатывания порогового элемента ?, происходит формирование импульса, открываю11.его ключ б для осу111ествления перезаряда конденса ropa интегратора 3 11апряхениек1 источника 8 опорного ?апряжения через резистор 7.

ДО форми ров а?1 и я указ ан ного импуль са (?5 -триггерь. 14 — 16 находятся н сО ТОЯник лОГи; .ескОГО «1уля> ключи б и 10 разомкнуты, а ключ 11 замкнут.

Прк этом иптегр",.T-îð 9 работаяT ре с жиме "1асштабного усилителя, его выходное напряжение (начальное напряжение интегратора) определяется соотношением сопрсткнлений резисторов делктеля ?4. формирование импульса перезаряда интсгра ора 3 осуществляется следующ1 м О б»- а 01, По сигналу с выхода порогoâoãî эЛс.мен I а 07l

14 1 входу элемент И 18, очередной импульс . с e?Iena I ona и 111) òl çса у пост упающкЙ на в-opoh rI:Ioä элемента И 18, проходиг на выход последнего и на Б-вход

ka- риггера .14, переводя его в едини=-ное состояние. При этом на и;- верс50 ном выходе R5 -триг-.åðà 14 устанавливается напряжсние лог?1ческог0 нуля (фиг.2ж), поэтому третий ключ 11 открь-.вается. переводя интегратор 9 в режи 1 интегрированкя второго выходного напряжения. Когда напряжение на выходе инт=.-гратора 9 достигнет уроння срабатывания порогового элемента

13 (фиг.2г, уровень 25), напряжение на выходе последнего скачкообразно 66 переходит в единичное состояние.

3-10-. енT И 19 B это aneMII oTKDbIT nO пер1зо1лу входу напряженкем с н--;р--«.::: --0..0 ""ыхода рБ-триггера 15, а

И 20 закрыт нап-яжением с .65 прямого гыхо;1а, Поэтому фронт импул1..— са порогового элемента 13 посту1-.aer через элемент И 19 на 5 -нход R5— триггера 16, переводя его в единичное состояние (фиг.?д) . Прк этом открывается ключ 6 и начинаетcÿ перезаряд интегратора 3 эталонньM током (фиг.?н). По мере возрастания напряжения на выходе интегратора 9 наступает момент срабатывания пороговогo элемента 12 (фиг.2г, уровень

26). Напряжение с его выхода поступает на второй вход распределителя

5 импульсов, на выходе которого вырабатывается импульс эталонной длительности (фкг.2е). На время действия этого импульса открынается ключ

10, производя эталонный перезаряд ийтегратора 9 (фиг.2г). Импульс эталонной длительности подается также на с -вход Ю -триггера 15, в результате по окончании импульса (?S -триггер 15 переводится в ециничное состояние (фкг.2и), После aòàëîííîãî сброса напряжение на выходе интегратора 9 вновь возрастает, пока не достигнет урОвня срабатывания порогового элемента 13 (фиг.2г, уровень

25). Напряжение на выходе последнего гновь скачкообразно возрастает (фиг.2к), 1хS-триггер 16 переходит в состояние логического нуля (фиг .2д), ключ 6 закрываетая. Импульс с выхода элемента И 20 поступает также на

Р,-вход k5 -триггера 15, переводя его н состояние логического нуля, при этом кУ-триггер 14, управляемый по P -входу напряжением с выхода К5-триггера 15, также переходит в состояние логического нуля. Ключ 11 замыкается„ напряжение на выходе кнaегратора 9 устананлинается в исходное состояние (фиг.2г). Далее процесс повторяется. дл?1 прОмеIIlóтка нpe 1ени между мОментами прохох;дсния возрастающего

;1апряженкя на выходе иитеграrona 9 через порог срабатыван.-1я йорогового элемента 13 (фиг. ?г„ уровень 25) рав?1огo длительности 1,1:1?льса комгенсации первого интегратора ?," (фиг.2д), справедливо соотношение (для установившегося режкма) СЯ 0,1 — i i(.lв)?,1 — — О, (,л) о где 1. — длительность импульса на

О выходе распределителя 5; Р,,9,1 в сопротивление резисторов 21 и 23 соответственно; )q()o — входное и опорное напряжения.

Частота следования импульсов компенсации второго интегратора опреде ляется выражением х™о где (Зх — входное напряжение;

11 11 — сопротивления первого входа интегратора 3 и резистора 7 соответственно.

1045.-:(,;

Исключая ) из выражений (1) и (2) получим Хо "., 0 о

Как видно из выражения (3), в-ikop5 ная частота преобразователя пропорциональна произведению двух входных напряжений. В козффициент преобразования входят сопротивления резисторов, опорный интервал, опорное напряжение и не входят постоянные времени интеграторов. Так как точность реализации величины опорного напря,жения опорнои частоты и сопротивлений может быть высокой, то предлаг=-.е" мое устройство обеспечивает высокую точность преобразования произведения дгух напряжений в частоту следования импульсов„

При необходимости голучить выхсднуо частоту, пропорциональную Bàë, рату входного напряжения,. достаточно объединить перемычкой первую и вторую входные шины.

Таким образом, благодаря предла гаемым Отличиям рас: иряются функциональные возможности преобр-:-;:H . :. H;

1045381

Составитель В. Дмитриев

Редактор И. Ковальчук . Техред Т. Маточка Корректор Ю. Макаренко

Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Закав 7573/58

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4