Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ по авт. св. №738156, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен делитель напряжения, вход которого подключен к выходам ключей, a выход - к второму входу компаратора. §

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

691 (11) 3 459 Н 0 3 К 1 3 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ OCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

; (61) 738156 (21) - 3567991/24-21 (22) 25.03.83 (46) 07.12 ° 84. Бюл. 9 45 (72) Г.И. Курахтанов, Э.Б. Мельниченко, В.Ф. Тараев и Т.Г. Степанова (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 738156, кл. Н 03 К 13/20, 1976. (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ по авт. св. Ф 738156, о тл и ч аюшийся тем, что, с целью повышения точности, в. него введен делитель напряжения, вход которого подключен к выходам ключей, а выход - к второму входу компаратора.

1128383

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к преобразователям напряжения в частоту, и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях.

По основному авт. св. Y - 738156 .известен преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий интегратор, к выходу которого подключен вход компаратора, пер- 1О вый Э-триггер, вход которого подключен к выходу компаратора, а единичный выход — к управляющему входу первого ключа, первый источник опорного напряжения, соединенный с входом 15 интегратора через первый ключ, первый логический элемент совпадения, первый вход которого подключен к единичному выходу первого D-триггера, генератор тактовых импульсов, 20 первый выход которого подключен к тактирующему вхопу первого D-триггера, а второй выход — к второму входу первого логического элемента совпадения, второй источник опорного нап- 25 ряжения, соединенный с входом интегратора через второй ключ, управляющий вход которого подключен к нулевому выходу первого D-триггера, второй D-триггер, вход которого под- 3g ключен к единичному выходу первого

D-триггера, тактирующий вход — к первому выходу генератора тактовых импульсов, а единичный выход — к третьему входу первого логического элемента совпадения, второй логический элемент совпадения, первый вход которого подключен к нулевому выходу второго D-триггера, второй вход — к нулевому выходу D-триггера, а третий вход — к второму выходу генератора тактовых импульсов (1) .

Известное устройство имеет не: достаточную точность преобразования напряжения в частоту следования им- 45 пульсов. Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в частоту следования импульсов введен делитель напряжения, вход которого подключен к выходам ключей, а выход — к второму входу компаратора.

На фиг. 1 представлена функцио.нальная электрическая схема устройст ва; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Преобразователь содержит интегратор 1, .к выходу которого подключен вход компаратора 2, первый D-триггер 3, вход которого подключен к выходу компаратора 2, а единичный выход — к управляемому входу первого ключа 4, первый источник 5 опорного напряжения, сОединенный с входом интегратора 1 через первый ключ 4, первый логический элемент 6 совпадения, первый вход которого подключен к единичному выходу первого D-триггера 3, генератор 7 тактовых импульсов, первый выход которого подключен к тактирующему входу первого D-триггера 3, а второй выход — к второму входу первого логического элемента

6 совпадения, второй источник 8 опорного напряжения, соединенный с входом интегратора 1 через второй ключ.

9, управляющий вход которого подключен к нулевому выходу первого .

D-триггера 3., второй D-триггер 10, вход которого подключен к единичному выходу первого D-триггера 3, тактирующий вход — к первому выходу генератора 7 тактовых импульсов, а единичный выход — к третьему входу первого логического элемента 6 совпадения, второй логический элемент

11 совпадения, первый вход которого подключен к нулевому выходу второго

D-триггера 10, второй вход — к нулевому вьгходу первого D-триггера 3, а третий вход — к второму выходу генератора 7 тактовьгх импульсов, и делитель 12 напряжения, вход которого соединен с выходами ключей 4 и 9, а выход — с втбрым входом компаратора 2. Интегратор 1 содержит конденсатор 13 и резисторы 14 (R1) и 15 (RZ)i

Преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение U „ постоянно подается на вход интегратора 1, опор ные напряжения+Боя и -П г, подаются на вход интегратора 1 синхронно с частотой генератора 7 тактовых импульсов ключами 4 и 9. Причем + U оп ,подается на вход интегратора 1, когда первый D-триггер 3 находится в

Il 11 состоянии : 1 . чт о соответствует положительному напряжению н а выходе интегратора 1, а -Uoö — нулевому с о стоя н ию первого D-триггера 3 .

3 1128

Предположим, что U „ = О, а начальI ное напряжение на выходе интегратора, 1 также равно нулю. Первый D-триггер

3 находится в состоянии "0", так как на выходе компаратора низкое напряжение. Вторым ключом 9 на вход интегратора 1 подается напряжение -П „ от второго источника 8 опорного напряжения. На выходе интегратора 1 напряжение растет и становится положитель- 10 ным. Первый D-триггер 3 синхронно с тактовым импульсом меняет свое состояние на единичное. Первый ключ 4 подает на вход интегратора 1 опорное напряжение +U „ от первого истЬч- 15 ника 5 опорного напряжения, Конденсатор 13 (С) интегратора начинает перезаряжаться, Так как (+Поп (U „) тоянные времени заряда и перезаряда 20 конденсатора 13 одинаковы, токи заряда и разряда конденсатора 13 также одинаковы, и за время, равное одному такту следования импульсов генератора 7, напряжение на выходе ин- 25 тегратора 1 достигнет нуля, так как конденсатор разрядится до начального состояния. Это приведет к изменению состояния первого D-триггера 3.

Таким образом, состояние первого

D-триггера 3 меняется синхронно с частотой слеДования импульсов генератора 7.

Второй D-триггер 10, связанный с первым D-триггером 3 в сдвиговый регистр, меняет свое состояние также синхронно с частотой следования импульсов генератора 7, но с задержкой в один такт по сравнению с D-триггером 3 °

На выходах логических элементов

6 и 11 совпадения, являющихся выходами преобразователя напряжения в частоту импульсов, при входном сигнале, равном нулю, выходные сигналы 45 отсутствуют.

Если U не равно нулю (фиг. 2), то в зависимости от его величины наступает такой момент, когда напряжение на выходе интегратора 1 так превысит нулевой уровень, что действия разряжающего тока в течение одного такта недостаточно для достижения нуля.

Тогда состояние D-триггеров 3 и 10 не изменяется в течение еще одного такта. В этом случае на вь;.

383 ходе одного из логических элементов

6 и 11, что зависит от знака Us, появляется импульс.

Средняя частота следования выходных импульсов зависит от величины выходного напряжения.

Если R = Rp Uon l Пвк так ключи 4 и 9, компаратор 2 и первый

D-триггер 3 не имеют задержек, а операционный усилитель не имеет ошибок от дрейфа нуля, то первый импульс появляется на выходе преобразователя в момент t, когда напряжение на конденсаторе от действия

U „ равно напряжению от действия U противоположного знака. При этом средняя выходная частота Й „ определяется соотношением

"вк.8 U q где f — частота следования тактос вых импульсов.

Конечное время срабатывания элементов переключения вызывает избыток напряжения на выходе интегратора д1

aU, - J и,„Jc, 2 о где 5t — время срабатывания элементов переключения (компаратора ключей, D-триггера)

При U> =0 происходит поочередное подключение +U ä и -U, т.е. взаимная компенсация Ь1!с .

При U>z 0 один из ключей замкнут в течение двух тактов в момент появления импульса на выходе преобразователя. Недокомпенсация 6U< приводит в конечном итоге к появлению лиш" него импульса. Для исключения этой погрешности на вход компаратора подают компенсирующее напряжение с выхода ключей с соответствующим знаком коммутируемого U „ . Делитель рассчитывается по формуле ,д1

RC

0 где К i- коэффициент передачи напряI жения.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет увеличить точность преобразования напряженич в частоту следования импульсов.

1128383

Составитель В. Пешков

Корректор М. Демчйк

Редактор В. Данко Техред А.Ач, Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9083/43 Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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