Преобразователь напряжения в частоту

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения высокочастотных сигналов . В преобразователь напряжения в частоту, содержащий конденсатор 1, первый и второй источники тока 2 и 3, ,.J. f7 - W 12 первый ключ 4, первый и второй компараторы 5, 6, триггер 7, интеграто13 8, сумматор 9, источник опорного напряжения 10, для расширения области применения и повышения точности введены третий 11 и четвертый 12 источники тока, подключенные через второй 13 и третий 14 ключи к первому выводу конденсатора 1, пятый 16 и шестой 17 источники тока, выходы которых через четвертый 18 и пятый 19 ключи соединены с токовым входом интегратора 8, третий компаратор 20, вход которого связан с выходом интегратора 8, а выход подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей непосредственно, а к управлякяцим входам второго и пятого ключей; - через элемент НЕ 15. Изобретение - дополнительное к авт.св. № 966892. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л с М

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН вЂ” -А2 (191 (И) (б1) 4 Н 03 М 1/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБВЕТЕНИЯ < И,. Я(1

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В

ЧАСТОТУ (57) Изобретение относится к электрочэмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения высокочастотных сигналов. В преобразователь напряжения в частоту, содержащий конденсатор 1, первый и второй источники тока 2 и 3, (61) 966892 (21) 3887109/24-24 (22) 16. 04. 85 (46) 30.09.86. Бюл. ¹ 36 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.M.Лукьянов, M.Þ.Михеев, В.Д.Михотин и В.M.Шпяндин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к- 966892, кл. Н 03 К 13/20, 1982. первый ключ 4, первый и второй компараторы 5, 6, триггер 7, интегратор 8, сумматор 9, источник опорного напряжения 10, для расширения области применения и повышения точности введены третий 11 и четвертый 12 источни-: ки тока, подключенные через второй

13 и третий 14 ключи к первому выводу конденсатора t, пятый 16 и шестой

17 источники тока, выходы которых через четвертый 18 и пятый 19 ключи соединены с токовым входом интегратора 8, третий компаратор 20, вход ко. торого связан с выходом интегратора

8, а выход подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей непосредственно, а к управляющим входам второго и пятого ключей; через элемент НЕ 15. Изобретение — дополнительное к авт.св. ¹ 966892. 1 з.п. ф-лы, 2 ип.

12611! 9

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано для измерения действующего значения высокочастотных сигналов и является усовершенствованием известного устройства по авт. св.

М- 966892.

Цель изобретения — расширение области применения и повышение точности преобразования.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы.

Преобразователь содержит конденсатор 1, первый источник 2 тока, второй источник 3 тока, первый ключ 4, первый 5 и второй 6 компараторы, триггер

7, интегратор 8, сумматор 9, источник 10 опорного напряжения, третий 11 и четвертый 12 источники тока, второй

13 и третий 14 ключи, элемент НЕ 15, пятый 16 и шестой 17 источники тока, четвертый 18 и пятый 19 ключи, компаратор 20, Преобразователь работает следующим образом.

Интегратор 8 интегрирует сумму преобразуемого напряжения и одного из опорных источников 16 или 17 тока. При замкнутом ключе 18 на вход интегратора 8 поступает ток источника 16 (+ 1). При этом на выходе интегратора 8 напряжение определяется как t .. 1

U (t)= — - U (t)dt+ — (+I)dt, 1 а RC < x

С

< о о где R,C< — параметры интегрирующей цепи интегратора.

В сумматоре 9 происходит сложение выходного сигнала интератора 8

U (t) и опорного напряжения U источ. а ника 10. Таким образом, на первый вход первого компаратора 5 подается напряжение U (t), а на первый вход второго компаратора 6 — напряжение

U,(t) = U,(t) + U,.

Цикл преобразования состоит из двух тактов. В первом такте триггер

7 находится в единичном состоянии, ключ 4 разомкнут, т.е ° происходит заряд конденсатора 1 током +1 от нсточника 2 опорного тока.

Напряжение в точке С, равное

Uz(t), подается на вторые входы компараторов 5 и 6 и изменяется под действием источников 2, 11 тока заряжающих и разряжающих конденсаторов

1(С ), причем источник 11 подключен через замкнутый ключ 13. В момент равенства напряжений U>(t) и U (t) срабатывает второй компаратор 6, переводя триггер 7 в нулевое состояние.

В результате ключ 4 замыкается и начинается второй такт работы устройIoТ, ТТ

U + с, С С подаваемого на вторые входы компараторов 5 и 6, равно сумме опорного напряжения U и выходного напряжения интегратора V (t) . К этому времени

Uñt, = БЯ(т<);

30 т,т< тт, +

С С

V„r IIÄ

+ -- — -+U

RC

С

< где U среднее на интервале Т, + Т

35 значение входного напряжения. Учитывая равенство емкостей конденсаторов

С< и С, имеют т,т< п„т, + U

С RCÄ

Компаратор 20 срабатывает по дос,тижении выходным напряжением значения, равного его пороговому уровню.

В результате его срабатывания происходит размыкание ключей 13 и 19, уп45 равляемых через элемент НЕ 15, и замыкание ключей 18 и 14. Последние подключают к конденсатору источника

12 и 16 тока, формирующие токи противоположного знака относительно токов источников 11 и 17. В результате выражение, описывающее интегрирование в первом такте работы преобразователя, имеет вид х..т, тт< и т< тт<

55 Х + <<

С С, RC С1

При срабатывании компаратора 20 его пороговый уровень автоматически ства.

В течение второго такта напряжение (t) линейно убывает под действием

С источников 2, 3 и 7, так как в этом случае происходит перезаряд конден— сатора 1 током -2Т + I = -I, В момент равенства напряжения в точке

С выходному напряжению интегратора срабатывает компаратор 5, переводя триггер 7 снова в единичное состоя ние. Далее цикл работы повторяется.

За время первого такта Т преобразования приращение пилообразного нап20 ряжения

1261119 г Б„С

= I (I

R C

1 где

2По То С, Составитель В.Махнанов

Редактор С.Лисина Техред И.Попович Корректор Е.Сирохман

Заказ 5245/58 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 меняет знак на противоположный. По достижении этого порогового уровня выходным напряжением интегратора 8 происходит очередное срабатывание, а следовательно, ключи 19, 18, 14, 13 возвращаются в исходное поло— жение.

Из указанного следует вывод об отсутствии влияния источников 17, 16, 11, 12 тока на результат формирова- 10 ния интервала времени Т, равного длительности первого такта преобразования. Выходная частота

1 (Ic/С,) -(П„/КС, ) ыю Т, +Т 2 То 13 о/С

Введение дополнительных источников тока, ключей и компаратора позволило исключить возможность выхода интегратора 8 из линейной области, а следовательно, повысило точность преобразования и дало возможность .расширить применение предлагаемого преобразователя на область сигналов

30 с постоянной составляющей.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Преобразователь напряжения в частоту по авт.св. У. 966892, о т л и-35 ч а ющи и с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности преобразования, в не1 го введены третий, четвертый, пятый и шестой источники тока, второй, третий, четвертый и пятый ключи, элемент НЕ и третий компаратор, вход которого соединен с выходом интегратора, выход подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей непосредственно, а через элемент НЕк управляющим входам второго и пятого ключей, причем третий и четвертый источники тока соответственно через второй и третий ключи подключены к первому выводу конденсатора, а пятый и шестой источники тока соответственно через четвертый и пятый ключи соединены с токовым входом .интегратора.

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что интегратор выполнен на резисторе, операционном усилителе и интегрирующем конденсаторе, первая обкладка которого соединена с выходом усилителя и является выходом интегратора, вторая обкладка — с инвертирующим входом опе-, рационного усилителя, первым выводом резистора и является токовым входом интегратора, второй вывод резистора является входом интегратора, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной.