Функциональный преобразователь напряжения в частоту

 

.ФУНКдарНАЛЬПЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий первый дифференциальньй усилитель, интегрирующий конденсатор и резистор цепи заряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй дифференциальный усилитель, двуханодный стабилитрон и четыре резистора, причем двуханодный стабилитрон включен между инвертирующим входом и выходом второго дифференциального усилителя, выход которого через первый резистор соединен с его неинвертирующим входом, инвертирующий вход первого дифференциального усилителя через интегрирующий конденсатор соединен с его выходом , а через резистор цепи заряда с входом устройства, неинвертирующий вход первого дифференциального усилителя через второй резистор соединен с общей шиной устройства, инвертирующий вход второго дифференциального усилителя через третий резисторс выходом первого дифференциального § усилителя, а неинвертирующий вход (Л второго дифференциального усилителя через четвертый резистор подключен к с неинвертирующему входу первого дифференциального усилителя.

СОЮЗ GOBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 03 И 1/50 -»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) с

L » /

Н ABTGPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° «В

ОЭ

/ 0l

ГОсудАРстВенный намитет сссР па делАм изаБРетений и отйРытий (21) 3528679/24-21 (22) 30.12.82 (46) 30 ° 07.85 . Бюл. № 28 (72) В.К. Игнатьев (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 367892, кл. Н 03 К 13/20, 1964.

Авторское свидетельство СССР № 370722, кл. Н 03 К 13/20, 1970 (прототип), (54)(57) .ФУНКЦИОНАЛЬНЫЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯИЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержа.щий первый дифференциальный усилитель, интегрирующий конденсатор и резистор цепи заряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй дифференциальньш усилитель, двуханодный стабилитрон и четыре резистора, причем двуханодный стабилитрон включен между

„„Я0„„1170619 А инвертирующим входом и выходом второго дифференциального усилителя, выход которого через первый резистор соединен с его неинвертирующим входом, инвертирующий вход первого дифференциального усилителя через интегрирующий конденсатор соединен с его выходом, а через резистор цепи заряда— с входом устройства, неинвертирующий вход первого дифференциального усилителя через второй резистор соединен с общей шиной устройства, инвертирующий вход второго дифференциального усилителя через третий резистор" с выходом первого дифференциального O е усилителя, а неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя через четвертьш резистор подключен к неинвертирующему входу первого диф" ференциального усилителя, 1170619.)U U, -, 7 1 9

U — +П о

В „+ 1

U = -U п2 о

50

U Ry

=-(— +U — — ) с R оРК

6 5 4,.= -U о С: С

Изобретение относится к импульсной электротехнике и может быть использовано в измерительных системах, в частности, для измерения эффективного значения переменного напряжения, 5

Целью изобретения является повышение точности преобразования квадрата .входного напряжения в частоту, а также упрощение .конструкции устройства, что исключает влияние коэффициен-10 . та усиления дифференциального у-силителя на крутизну преобразования.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2— временные диаграммы работы, Устройство содержит первый диф- ференциальный усилитель 1, между инвертирующим входом и выходом которого включен интегрирующий конденсатор 2, и второй дифференциальный усилитель 20

3, между инвертирующим входом и выходом которого включен двуханодный стабилитрон 4, а между неинвертирующим входом и выходом включен первый ! резистор 5. 11нвертирующий вход первого 25 дифференциального усилителя 1 соединен через резистор в цепи заряда б с входом преобразователя, а неинвертирующий вход соединен через второй резистор 7 с общей шиной устройства. 30

Инвертирующий вход второго дифференциального усилителя 3 соединен через третий резистор 8 с выходом первого дифференциального усилителя 1, а неинвертирующий вход соединен чеРез 35 четвертый резистор 9 с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя 1.

Устройство работает следующим образом. 40

Второй дифференциальный усилитель

3 вместе с двуханодпым стабилитроном

4 и резисторами 5, 7, 8 и 9 образуют триггер Шмидта с порогами срабатывания 45 где U u U — положительный и отри- 55

"z цательный пороги сра" батывания триггера

Шмидта соответственно;

Б,и U — положительное и отрицательное напряжения стабилизации двуханодного стабилитрона 4 соответственно;

R,R,,R — сопротивления резисторов 5, 7 и 9 соответственно.

Для работы преобразователя должно выполняться условие

rpe U — входное напряжение.

Пусть в начальный момент времени напряжение Б (фиг.2) на выходе первого дифференциального усилителя

1 достигает величины U и второй

1 дифференциальный усилитель 3 перекыочается из положительного состояния в отрицательное. При этом напряжение Б« на неинвертирующем входе первого дифференциального усилителя

1 скачком изменяется от U - до

oR

П7

Поскольку заряд конден<.".т .ра оо

2 .в момент переключения йе меняется, напряжение U на выходе первого дифс ференциального усилителя "; скачком П R7 уменьшается на величину ЛП =- 2U—

5 и стает равным

П К2 Е 7

U (0) = U -21r -- = U - - — — .с и, -î R o p

5 5 где U — напряжение на выходе первого с дифференциального усилителя 1.

Напряжение на инвертирующем входе . первого дифференциального усилителя

1 при этом равно

U (0) = U (0) = -U — ", 7

B " оР;

2 где U,,U1 — напряжение на неинвертирующем и инвертирую1цем входах первого дифференциального усилителя 1 соответственно (фиг.2).

Конденсатор 2 при этом заряжается постоянным током где i — ток заряда конденсатора.

Если выполняется условие (1), то х сО, и напряжение U на выходе пер1 вого дифференциального усилителя 1 линейно уменьшается, пока в момент времени t< не достигнет величины Ur

z з 1 после чего второй дифференциальный усилитель 3 переключается в положительное состояние, напряжение U, Hà неинвертирующем входе первого дйфференциального усилителя 1 скачком изменяется от -U - до U â€, а наг

5 пряжение U на выходе скачком увес личивается на величину hU = 2U —,.

Kr с и стает равным.

U (t ) =U +2U- =U/-i-— — - °

R » R -Rq

С. 1 г Од"

5 . 5

Напряжение на инвертирующем входе первого дифференциального усилителя

1 при этом равно цэ("1) цг(1) . Q—

Ry

Конденсатор 2 заряжается постоянным током

Rf U с

= U — — ——

"Rь Re

Если выполняется условие (1), то ток i )О и напряжение ц на выходе. сг первого дифференциального усилителя

1 линейно растет, пока не достигнет величины U>, после чего второй диф1„ ференциальный усилитель 3 переключается в отрицательное состояние и повторяется процесс перезарядки кон170619 4 денсатора 2, т.е. в преобразователе возникают автоколебания.

3а время между переключениями напряжение на конденсаторе 2 меняется на величину 2U â€, следовательно е

>Rg время разряда и заряда конденсатора

2 соответственно равны

»» «С и вз 4ЙЙ

2ц„-К» 2 CR R U""

1О 1 1а Ry- ц Кг+цК

2 ц,В 2 CR

С2R5 UoRt цвай

Частота автоколебаний при этом равна

F=" — — — Р(1-а- )

tf+tg d цс

20 Рг где F . .— — — - — постоянная;

4 СКК

R" а - — коэффициент преR образования °

Таким образом, .крутизна преобразования квадрата входного напряжения в частоту определяется только номиналами резисторов и конденсатора и напряжением стабилизации двуханодного стабилитрона и не зависит от ха30 рактеристик дифференциальных усилителей.