Преобразователь частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока (его варианты)

 

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в системах управления, регулирования и контроля. Целью изобретения является расширение диапазона преобразования . Устройство содержит ключи 7, 12, операционные усилители (ОУ) 2 и 8 с конденсатором 9 в цепи отрицательной обратной связи, резисторы 11 и 6 обратной связи. Для достижения цели дополнительно введены инвертор -3, образующий вместе с ОУ 2 формирователь импульсов 1, генератор импульсов 4, входной резистор 5, злемент аналоговой памяти 10, инвертирующий усилитель 16. Причем элемент аналоговой памяти 10 содержит первый резистор 11, второй ключ 12, второй резистор 13, конденсатор 14, третий операционный усилитель 15. В диапазоне частот от{ц(,- (верл«ий1 образователь (П) обеспечивает линейное преобразование частотного сигнала в напряжение постоянного тока. В случае { {ц процессы становятся колебательными , а f - in /2 - неустойчивыми . Поэтому если выходной сигнал Vj преобразователя может иметь частоту f ц , то с целью обеспечения устойчивости при f in необходимо использовать вариант исполнения П, в котором дополнительно используются пороговый элемент 17,входная цепочка 18, 19, а ключи 7 и 12 снабжены дополнительными управляющими входами. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (Л 1 / UfHX 59tfi.;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 5114 Н 03 М 1/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3689295/24-21 (22) 10.01.84 (46) 30.09.86. Бюл. № 36 (72) M.Х. Сахартов (53) 621.376.53(088.8) (56).Патент США № 3502904,кл.307-233, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 658729, кл. Н 03 К 9/06, 1979. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в системах управления, регулирования и контроля. Целью изобретения является расширение диапазона преобразования. Устройство содержит клю- . чи 7, 12, операционные усилители (ОУ)

2 и 8 с конденсатором 9 в цепи отрицательной обратной связи, резисторы

11 и 6 обратной связи. Для достижения цели дополнительно введены инвер„„SU„„1261117 А1 тор .3, образующий вместе с ОУ 2 формирователь импульсов 1, генератор импульсов 4 входной резистор 5, злемент аналоговой памяти 10, инвертирующий усилитель 16. Причем элемент аналоговой памяти 10 содержит первый резистор 11, второй ключ 12, второй резистор 13, конденсатор 14, третий операционный усилитель 15. В диапазоне частот ото и(нн„,ний) до в(еер ний1 пре обраэователь (П) обеспечивает линейное преобразование частотного сигнала в напряжение постоянного тока. В случае f f> процессы становятся колебательными, а при 1 1 /2 — неустойчивыми. Поэтому если выходной сигнал Vg преобразователя может иметь частоту 1 1„, то с целью обеспечения устойчивости при 1 1„ необходимо использовать вариант исполнения П, в котором дополнительно используются пороговый элемент 17,входная цепочка 18, 19, а ключи 7 и 12 снабжены дополнительными управлякнцими входами. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1261117

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах управления, регулирования и контроля.

Цель изобретения — расширение диапазона преобразования.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг, 2— временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство содержит формирователь импульсов, состоящий из первого операционного усилителя 2 и инвертора 3, генератор 4 импульсов, входной резистор 5, резистор 6 обратной связи, первый ключ 7, второй опера ционный усилитель 8 с конденсатором

9 в цепи отрицательной обратной связи, элемент 10 аналоговой памяти, состоящий из первого резистора 11, второго ключа 12„ второго резистора

13, конденсатора 14 и третьего операционного усилителя 15, инвертирующий усилитель 16, пороговый элемент 17, дополнительный ключ 18 и дополнительный резистор 19„

Входом устройства является вход формирователя 1, соединенный с прямым входом входящего в него первого операционного усилителя 2, выход которого соединенный с входом инвертора 3 является прямым выходом формирователя 1 импульсов, подключенным к управляющему входу первого ключа,7 и к последовательно соединенным генератору 4 импульсов, входному резистору 5, первому клюну 7, .второму операционному усилителю 8 с конденсатором 9 в цепи отрицательной обратной связи, элементу 10 аналоговой памяти и инвертирующему усилителю 16, выход которого является выходом устройства, и через резистор 6 обратной связи подключен к общей точке входного резистора 5 и первого ключа 7 и через пороговый элемент 17 связан с дополнительным управляющим входом второго ключа 12 и управляющим входом дополнительного ключа 18. Дополнительный ключ 18 последовательно соединен с дополнительным резистором 19 и оба включены параллельно входному резистору 5. Инверсным выходом форми; рователя 1 импульсов является выход инвертора 3, соединенный с управляющим входом второго ключа 12,входящего в состав элемента 10 аналоговой памяти, входом ° которого является

40 один из контактов первого резистора

11, второй контакт которого через второй ключ 12 соединен с инвертирующим входом третьего операционного усилителя 15 и одной из обкладок конденсатора 14, другая обкладка которого соединена с выходом третьего операционного усилителя 15, являющегося выходом элемента 10 аналоговой памяти, и через второй резистор 13 с вторым контактом первого резистора

11. Инверсный вход первого операционного усилителя 2 и прямые входы второго 8 и третьего 15 операционных усилителей соединены с общей шиной источника питания, Устройство работает следующим об.— разом.

На схеме (фиг.1) принято, что все ключи при положительном значении сигналов на их управляющих входах находятся в замкнутом состоянии, а при отрицательном или равном нулю — в разомкнутом. Ключи 7 и 12 с двумя управляющими входами находятся в замкнутом состоянии, если положительным является сигнал хотя бы на одном из их входов.

Если сначала принять, что потенциал на выходе порогового элемента

17 равен нулю, следовательно, дополнительные управляющие входы ключей

7 и 12 и дополнительный ключ 18 не влияют на процессы в преобразователе. Указанные процессы при этом разделяются на четные и нечетные полупериоды, как показано на фиг.2.

В нечетные полупериоды потенциал на прямом выходе формирователя 1 импульсов положительный, на инверсном выходе отрицательный (или равен ну" лю) . Длительность этих интервалов составляет Т, = Т/2=1/2, где jT45 частота и период входного сигнала 0 .

В четные полупериоды потенциалы на выходах формирователя 1 импульсов принимают противоположные значения.

В нечетные полупериоды ключ 7 зам50 кнут, и операционный усилитель 8 с конденсатором 9 в цени отрицательной обратной связи работает в режиме интегратора. При этом на резистор б обратной связи поступает выходное напряжение 0 » преобразователя, ве-:

55 личина которого в эти полупериоды постоянна, так как ключ 12 разомкнут и элемент 10 аналоговой памяти работает в режиме запоминания. На вход1261117

4 зователя при f = 1„ (1„ — коэффициент преобразования). Если f rf<, то ча ти выходе порогового элемента 17 сигнал равен нулю, и он не влияет на работу

ые 5 преобразователя. При 3 а1» оказывается

I u»„ / с t Д „ (, и на выходе порогового элемента 17 появляется сигнал положительной полярности, который замыкает дополнительный ключ 18, а также ключи 7 и 12 независимо от значений сигналов 0, и Ц на первом и втором

У выходах формирователя 1 импульсов. ти При этом контур, замкнутый резистором

6 обратной связи, который до этого е-15 был импульсным, оказывается непрерывным. Этот непрерывный замкнутый контур является устойчивым независимо от частоты 1, следовательно и при f 1„ ной резистор 5 в эти полупериоды по ступает импульсный сигнал V ñ выхо да генератора 4 импульсов, причем э импульсы имеют постоянную вольтсекундную площадь 0О = const. В четн полупериоды ключ 7 размыкается, и операционный усилитель 8 с конденсатором 9 в цепи отрицательной обратной связи оказывается включенным в режиме памяти. При этом напряжение (1< на его выходе остается постоянным в течение всего нечетного пол периода. Элемент 10 аналоговой памя в четные полупериоды работает в режиме слежения с малой постоянной вр мени с = С T /2 (где г — сопротив ,ление резистора 13, С вЂ” емкость кон денсатора 1ч) поэтому на выходе инвертирующего усилителя 16 в четные полупериоды устанавливается напряже- 20 ние U ец,х х Равное напряжению V, на выходе операционного усилителя 8.

На фиг. 2 представлены переходные процессы для случая, когда при нулевых начальных условиях на вход преобразователя подан сигнал gf с постоянной частотой 1 =1/T= 1/2Т,. Установившийся режим работы преобразователя характеризуется тем, что напряЪ жение 0, в конце нечетного полупериода должно быть равным значению И, в начале этого же полупериода. В процессе на фиг, 2 это условие выполняется для нечетных полупериодов с номерами (2n +!),n> 3.

В диапазоне частот от н<н„ .„)до к нмней

„ - преобразователь обеспечива8 ьерхнем ет лйнейное преобразование частотного сигнала в напряжение постоянного тока, причем это преобразование 40 осуществляется без пульсаций, а переходные процессы имеют монотонный характер. В случае f c f „процессы становятся колебательными, а при f f„/g неустойчивыми. Поэтому, если по усло 45 виям эксплуатации преобразователя его входной сигнал 0 может иметь частоту то с целью обеспечения устойчивости преобразователя при 1 1Н необходимо использовать вариант ис- 50 полнения преобразователя, в котором дополнительно используются пороговый элемент 17, входная цепочка 18, 19 а ключи 7 и 12 снабжены дополнительными управляющими входами. Установка 55 порогового напряжения элемента 17 должна иметь значение U„ = 1„ 5 z, равное выходному напряжению преобраФормула изобретения

Преобразователь частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока, содержащий первый и второй ключи, первый операционный усилитель, второй операционный усилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, первый резистор и резистор обратной связи, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования, в него введены инвертор, образующий совместно с первым операционным усилителем формирователь импульсов, генератор импульсов, входной резистор элемент аналоговой памяти, инвертирующий усилитель, причем входом устройства является вход формирователя импульсов, соединенный с прямым входом первого операционного усилителя, инверсный вход которого соединен с общей шиной источника питания, а выход, соединенный с входом инвертора является прямым выходом формирователя импульсов и подключен к входу генератора импульсов и управляющему

1 входу первого ключа, выход инвертора является инверсным выходом формирователя импульсов и подключен к управляющему входу второго ключа, входящего в состав элемента аналоговой памяти, который, кроме того, содержит первый резистор, второй резистор, конденсатор и третий операционный усилитель, причем входом элемента аналоговой памяти является один из контактов

12611

5 первого резистора, второй контакт которого через второй ключ соединен с инверсным входом третьего операционного усилителя и одной из обкладок конденсатора, вторая обкладка которого соединена с выходОм третьего операционного усилителя и выходом элемента аналоговой памяти, и через второй резистор — со вторым контактом первого резистора, а прямой вход третьего операционного усилителя соединен с общей шиной источника питания, с которой также соединен прямой вход второго операционного усилителя с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, инверсный вход которого через второй ключ и входной резистор соединен с выходом генератора импульсов, а через резистор обратной связи — с выходом устройства„ являющегося выходом инвертирующего усилителя, вход которого соединен с выходом элемента аналоговой памяти, вход которого в свою очередь соединен с выходом второго операционного уси.— лителя.

2. Преобразователь частоты следования импульсов в напряжение, содержащий первый и второй ключи, первый операционный усилитель, второй операционный усилитель с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, первый резистор и резистор обратной связи, отличающийся тем„ что, в него введены инвертор, образующий совместно с первым операционным усилителем формирователь импульсов, генератор импульсов, входной резистор, элемент аналоговой памяти, инвертирующий усилитель, пороговый 4О элемент и последовательно соединенные дополнительный ключ и дополнительный резистор, включенные параллельно входному резистору, а первый и второй ключи снабжены дополнитель- 45 ными управляющими входами, подключенными вместе с управляющим входом дополнительного ключа к выходу порогового элемента, а вход порогового элемента соединен с выходом инвертируюшега усилителя, при этом входом устройства является вход формирователя импульсон, соединенный с прямым входом первого операционного усилителя, инверсный вход которого соединен с обшей шиной источника питания, а выход, соединенный с входом инвертора, является прямым выходом формирователя импульсов и подключен к входу генератора импульсов и управляющему входу первого ключа, выход инвертора является инверсным выходом формирователя импульсов и подключен к управляющему входу второго ключа, входящего в состав элемента аналоговой памяти, который, кроме того, со— держит первый резистор, второй резистор, конденсатор и третий операционный усилитель, причем входом элемента аналоговой памяти является один из контактов первого резистора, второй контакт которого через второй ключ соединен с инверсным входом третьего операционного усилителя и одной из обкладок конденсатора, вторая обкладка которого соединена с выходом третьего операционного усилителя, выходом элемента аналоговой памяти и через второй резистор — с вторым контактом первого резистора, а прямой вход третьего операционного усилителя соединен с общей шиной источника питания, с которой также соединен прямой вход второго операционного усилителя с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, инверсный вход которого через входной резистор и второй ключ соединен с выходом генератора импульсов, а через резистор обратной связи — с выходом устройства, являющимся выходом инвертирующего усилителя, вхоД кото-. рого соединен с выходом элемента аналоговой памяти, чей вход в свою очередь соединен с выходом второго операционного усилителя.

1261117

Составитель Е. Соловьев

ТекРед И.Попович Корректор В. Синицкая

Редактор С. Лисина

Заказ 5245/58 Тирах 81б

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное.

Производственно-полиграфическое предприятие; г. Ужгород, ул. Проектная, 4