Преобразователь частоты в напряжение с цифровым управлением

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Цель изобретения - обеспечение цифрового управления перестройкой преобразователя, уменьшение постоянной составляющей в выходном напряжении преобразователя , уменьшение абсолютной погрешности преобразования, обусловленной нестабильностью коэффициента передачи и напряжения питания интегратора . Преобразователь содержит входную клемму 1, шину 2 управления, генератор 3 образцовой частоты, формирователи 4 и 5 импульсов обнуления, D-триггеры 6, 9 и 10, ключ 7, программируемый счетчик-делитепь 8, элементы ИСКПЮ 1АЮ11ЕЕ ПТИ 11 и 12, инвертор 13, интеграторы 14 и 15, выходные клеммы 16 и 17, резистор 18, W диоды развязки 19 и 20. Поставленная цель достигается введением новых элес ментов; поз. 4и5, 7и8, 10-13, 15, 18, 20. 2 ил. IND м 4 1 ГО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 2 4142 (51) 4 Н 03 К 9 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3905252/24-21 (22) 04,06.85 (46) 30.1) 86. Бюл. N - 44 (71) Дальневосточный государственный университет и Ордена Трудового Красного Знамени Дальневосточный региональный научно-исследовательский институт (72) Г.Т.Брагин и M.P.Ãарбер (53) 621.376.332 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1!97083, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 1095391, кл. Н 03 К 13/20, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАЛРЯЖЕНИЕ С ЦИФРОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике, Цель изобретения — обеспечение цифрового управления перестройкой преобразо- вателя, уменьшение постоянной составляющей в выходном напряжении преобразователя, уменьшение абсолютной погрешности преобразования, обусловленной нестабильностью коэффициента передачи и напряжения питания интегратора. Преобразователь содержит входную клемму 1, шину 2 управления, генератор 3 образцовой частоты, фор- мирователи 4 и 5 импульсов обнуления, D-триггеры 6, 9 и 10, ключ 7, программируемый счетчик-делитель 8, элементы ИСКЛИЧА10111ЕЕ KIH 11 и 12, инвертор 13, интеграторы 14 и 15, выходные клеммы 16 и 17, резистор 18, диоды развязки 19 и 20. Поставленная цель достигается введением новых элементов: поз, 4 и 5, 7и 8, 10 13, 15, 18, 20. 2 ил.

1274142!

Изобретение относится к информационно-измерительной технике.

Целью изобретения является обеспечение цифрового управления перестройкой преобразователя, уменьшение постоянной составляющей в выходном напряжении преобразователя, уменьшение абсолютной погрешности преобразования, обусловленной нестабильностью коэффициента передачи и напряжения 1О питания интегратора.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема преобразователя; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу. 1S

Преобразователь содержит входную шину 1, шину 2 управления, генератор

3 образцовой частоты, первый 4 и второй 5 формирователи импульсов обнуления, первый D-триггер 6, ключ 7, щ программируемый счетчик-делитель 8, второй D-триггер 9, третий D-триггер

10, первый 11 и второй 12 элементы

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инвертор 13, первый

14 и второй 15 интеграторы, первую 2

16 и вторую 17 выходные клеммы, резистор 18, первый 19 и второй 20 диоды развязки.

Выход генератора 3 образцовой частоты подключен к входам синхронизации D-триггеров 6 и 9 и через ключ

7 к тактовому входу счетчика-делителя 8. Первый и второй входы формирователя 4 соединены соответственнно с прямым выходом D-триггера 6 и с входной шиной 1 преобразователя. Выход формирователя 4 через диод развязки 19 подключен к входу установки нуля программируемого счетчика-делителя 8. Вход второго формирователя

5 импульсов обнуления соединен с прямым выходом D-триггера 10, а выход подключен через второй диод 20 развязки к входу установки нуля счетчика-делителя 8, Информационный вход

D-триггера 6 соединен с входной шиной 1 преобразователя, а прямой выход подключен к инфомационному входу

D-триггера 9 и к первому входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, Вход управления ключа 7 соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

11. .Установочные входы программируемого счетчика-делителя 8 подключены к шине 2 управления преобразователя, вход установки нуля счетчика соединен через резистор 18 с общим выводом, а выход подключен к входу синх-.

2 ронизации D-триггера 10 Прямой выход D-триггера 9 соединен с информа ционным входом D-триггера 10 и вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

11. Прямой выход D-триггера 10 подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 и к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12. Выход элемента ИСКЛЮЧАН1ЕЕ ИЛИ 12 подклю.чен к входу первого интегратора 14 ,и к входу инвертора 13. Выход инвертора 13 соединен с входом второго интегратора 15. Выходы интеграторов

14 и 15 подключены соответственно к выходным клеммам 16 и 17 преобразователя.

Устройство работает следующим образом, 1

С входной шины преобразователя последовательность ; 1пульсов преобразуемой частоты fx поступает на информационный вход D-триггера 6 и второй вход первого формирователя 4 импульсов обнуления (фиг.2, а) . С выхода генератора 3 образцовой частоты на входы синхронизации D-триггеров 6 и ,9 и через ключ 7 на тактовый вход счетчика-делителя 8 с программируемым коэффициентом пересчета R поступает импульсная последовательность с частотой следования f (фиг.2, б). о

На прямом выходе D-триггера 6 получают первую последовательность импульсов преобразуемой частоты, синхронизированных с импульсами генератора 3 образцовой частоты (фиг.2, в), и подают на первый вход формирователя 4, информационный вход D-триггера 9 и первый вход второго. элемента ,ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, Из входной несинхронизированной импульсной последовательности и первой синхронизированной последовательности входных импульсов на выходе формирователя 4, работа которого описывается уравнением Y -= х х где х и х: — вход1 2 2 ные, а У вЂ” выходная величина, получают первую последовательность импульсов обнуления и подают ее через диод 19 раз вяз ки на вход у ст ановки

1 нуля программируемого счетчика-делителя 8 (фиг.2, r) . Приход импульса из этой серии обнуляет счетчикделитель, подготавливая его тем самь!м к пересчету R следующих импульсов, поступающих через ключ 7 с генератора 3 образцовой частоты. На прямом выходе D-триггера 9 получают вторую синхронизированную последователь-

1274142 ность входных импульсов преобразуемой частоты fx сдвинутую относительно первой на период Т, следования импульсов -с генератора 3 образцовой частоты (фиг.2, д), и подают на информационный вход D-триггера 10 и второй вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11. По фронтам или срезам (в зависимости от типа элементной базы) импульсов этой последователь- 10 ности на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 11 начинается формирование импульса управления ключом 7, разрешающего прохождение на тактовый вход счетчика-делителя 8 импульсов, сле- 15 дующих с периодом Т, с генератора

3 образцовой частоты. С приходом k тактового импульса, т.е. через время 1 =(k-1)T на выходе счетчика" делителя 8 (фиг.2, е) и, следова- 20 тельно, на входе синхронизации Dтриггера 10 появится соответствующий логический переход (фронт или срез синхроимпульса в зависимости от типа элементной базы), который перене- 25 сет импульс из второй синхронизиров анной последов атель ности с информационного входа D-триггера 10 на его прямой выход (фиг.2, ж) и, следовательно, на первый вход элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, второй вход элемента ИСКЛIОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 и вход вто рого формирователя 5 импульсов обнуления. Появление этого импульса приведет. к окончанию процесса формирования на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 11 импульса управления с длительностью t =(k-1)Т в течение времеt о ни Т процесс формирования повторитх ся еще раз через время Т„/2, так как это связано с особенностью работы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ описываемой уравнением Y--х х +х х, и г который из двух импульсов некоторой длительности, сдвинутых относительно друг друга на время t сформирует два импульса длительностью t и отстоящих друг от друга на время 1 а также к формированию с некоторой задержкой д на выходе второго формирователя 5 импульса обнуления счетчика с длительностью,удовлетворяющей условию,+L д c T .

Таким образом, с помощью D-триггера 10 и счетчика-делителя 8 с про- >> граммируемым коэффициентом пересчета !получают третью синхронизированную последовательность входных импульсов преобразуемой частоты fx сдвинутую относительно второй на время t u относительно первой на время t =kTz, а и подают ее на вход формирователя 5 импульсов обнуления, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ )l и второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 (фиг. 2, ж).

На выходе формирователя 5 получают вторую последовательность импульсов обнуления, сдвинутую относительЮ но первой на время, равное половине периода Т„, и подают ее на вход установки нуля счетчика-делителя 8 (фиг.2, э) . Каждый импульс из этой последовательности подготавливает счетчик-делитель к пересчету второй серии из k импульсов в течение времени Тх

Из второй и третьей синхронизированных последовательностей входных импульсов преобразуемой частоты

fx на выходе элемента ИСКЛ10ЧАИЦЕЕ

ИЛИ 11 формируют импульсы управления длительностью t,, частотой следования 2fx и подают на управляющий вход ключа 5 (фиг.2, и}.

Аналогично с помощью элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 из первой и третьей синхронизированных последовательностей входных импульсов преобразуемой частоты fx формируют импульсы программируемой длительности следующих с частотой 2fx, и подают ее на вход инвертора 13 и вход первого интегратора 14 (фиг.2, к)

С выхода инвертора 13 снимают инвертированную импульсную последовательность и подают на вход второго интегратора 15 (фиг.2, л).

На выходе первого интегратора 14 получают напряжение, среднее значение которого определяется выражением

1 Ut — — KUO (1-2kTp fx)

Это напряжение подают на первую выходную клемму I 6 преобразователя (фиг.2, м)

На выходе второго интегратора 15 получают напряжение U выражение

2 для среднего значения которого имеет вид

= KU,2kTzfx.

Напряжение,ц подают на вторую выходную клемму 17 преобразователя (фиг.2, н).

Выходное напряжение преобразователя, равное разности напряжений . и 0, снимают с выходных клемм 16

12741

5 и 1 7 (фиг. 4, о) . Это напряжение р авно ,UÔ= 04- У, = U,+BUX

Формула изобретения

Преобразователь частоты в напряжение с цифровым управлением, содер-, жащий генератор образцовой частоты, первый и второй D-триггеры, первый 10 интегратор и входную шину, соединенную с информационным входом первого

D-триггера, выход которого соединен с информационным входом второго Dтриггера, а выход генератора образ- 15 цовой частоты соединен с тактовыми входами первого и второго D-триггеров, отличающийся тем, ° что, с целью обеспечения цифрового управления перестройкой преобраэова- 20 теля, уменьшения постоянной составляющей в выходном напряжении и уменьшения абсолютной погрешности преобразования, обусловленной нестабильностью коэффициента передачи и на- 25 пряжения питания интегратора, в него введены третий D-триггер, ключ, инвертор, первый и второй элементы

ИСКЛЮЧАКЦ1ЕЕ ИЛИ, первый и второй формирователи импульсов обнуления 30 счетчика, второй интегратор, два диода развязки, резистор и счетчик-. целитель с программируемым коэффициентом пересчета, установочные

-входы которого соединены с шиной

42 управления, а тактовый вход соединен с выходом ключа, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а управляющий вход ключа соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго

D-триггера и информационным входом третьего D-триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и входом второго формирователя импульсов обнуления счетчика, выход которого через прямосмещенный второй диод соединен с входом установки нуля счетчика-делителя и резистором, другой контакт которого соединен с общей шиной, при этом входная шина соединена с первым входом первого формирователя импульсов обнуления счетчика, второй вход которого соединен с выходом первого D-триггера и вторым входом второго элемента

ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом первого, а через инвертор — с входом второго интегратора, выходы которых являются выходами устройства, при этом выход первого формирователя импульсов обнуления счетчика через прямосмещенный первый диод соединен с входом установки нуля счетчика-делителя, выход которого соединен с тактовым входом третьего D-триггера.

1274142

Составитель Е,Соловьев

РедактоР Э.Слиган ТехРед JI.0лейник КоРРектоР О.Пуговая

Заказ 6489/57 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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