Квадратичный преобразователь напряжения в частоту

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, а также для предварительной обработки переменных высокочастотных сигналов. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повьшение точности. Достижение указанной цели осуществляется за счет введения двух источников образцового положительного и отрицательного тока, двух двухпозиционных переключателей, компаратора и сумматора с соответствующими связями . Работа преобразоват еля происходит циклически, причем каждый цикл работы преобразователя состоит из двух тактов, в которых осуществляется перезаряд емкости интегратора. 1 ил. с S СО с

СОКИ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А1 (59 4 С 06 С 7/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ

К АВТОРСКОМУ ОБИДЕ П=ЛЬСТВУ (2 f ) 3907521/24-24 (22) 10.06.85 (46) 23. 12.86. Бюл. Ф 47 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.А. Ежков, М.Ю. Михеев, Э.К. Шахов и В.A ° Юрманов (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 643907, кл. G Об G 7/20, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 962994, кл. G Об G 7/20, 1981. (54) КВАДРАТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, а также для предварительной обработки переменных высокочастотных сигналов. Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение точности. Достижение указанной цели осуществляется за счет введения двух источников образцового положительного и отрицательного тока, двух двухпозиционных переключателей, компаратора и сумматора с соответствующими связями. Работа преобразователя происходит циклически, причем каждый цикл работы преобразователя состоит из двух тактов, в которых осуществляется перезаряд емкости интегратора.

1 ил.

1278896

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, а также для предварительной обработки переменных 5 высокочастотных сигналов.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение точности.

На чертеже представлена структурная схема квадратичного преобразователя напряжения в частоту.

Преобразователь содержит интег— ратор 1, повторитель 2 напряжения, интегрирующий конденсатор 3, два компаратора 4 и 5, три двухпозиционных переключателя 6-8, три источника 9-!1 образцового положительного и отрицательного тока, сумматор 12.

Квадратичный преобразователь напряжения в частоту работает слецующим образом.

При отсутствии входного напряжения и без учета выходных токов источников 10 и 11 на вход компаратора 4, образованного операционным усилителем и двумя резисторами, подают пороговое напряжение отрицательной по,лярности — U<, а двухпоэициоиный 30 переключатель 6 находится в нижнем положении, В этом случае происходит заряд конденсатора 3 постоянным током Т источника 9 образцового тока Напряжение в точке а изменяется 35 линейно (заряд идет постоянным током) до момента равенства его пороговому напряжению — U„. В момент равенства напряжения в точке а пороговому напряжению U -U срабатывает <0 компаратор 4. В результате изменяется полярность порогового напряжения, а переключатель 6 переводится в верхнее положение. Происходит процесс перезаряда конденсатора 3 током Io, при этом напряжение в точке а изменяется также линейно, но в противоположную сторону до момента равенства его opo o M H eHI U„.

В момент равенства U =U вновь срабатывает компаратор 4, изменяя тем самым полярность порогового напряжения и переключая переключатель 6.

Далее цикл работы повторяется. Таким образом, цикл работы преобразователя состоит иэ двух тактов. В первом такте переключатель 6 находится в нижнем положении, пороговое напряжение отрицательно, во втором такте переключатель 6 нах<хцится в верхнем положении, пороговое напряжение положительно.

Работа схемы при указанном выше условии описывается уравнениями — Т, = -2Б„; (1)

< (2) Т2 20п у где Т и Т вЂ” длительности соответст< 2 венно первого и второго тактов;

С, — емкость конденсатора 3.

Решая уравнения (1) и (2) относительно Т, и Тт, определяем частоту следования импульсов на выходе преобразователя

1 I о T +T2 4 UïC< (3) Процессы в течение одного цикла преобразования описываются уравнениями

= -20 ; (4) «; С

< х 2 + д 2 (5)

< где U — среднее на интервале Т, +Т значение входного напряжения;

< =RC — постоянная времени интегратора 1.

Решив уравнение (4) и (5) относительно Т< и Т, получают выражение для выходной частоты преобразователя т

Io U«C

4 CUï 4 UïI 7

Uõ С

4Г Т=х и о" которая носит название начальной частоты преобразователя.

Рассмотрим работу преобразователя при подключении на вход переменного напряжения, Сумматор 12 осуществляет суммирование выходного напряжения интегратора и пилообразного напряжения, формируемого при заряде конденсатора 3 опорным током +Т . В остальном работа преобразователя не отличается от работы преобразователя при отсутствии входного сигнала.

127889б з

С где S

< о" постоянный коэффициент, определяемый параметрами преобразователя. Последнее выражение представляет собой функцию преобразования предлагаемого устройства.

Для достижения поставленной цели в преобразователь введены источники 10 и 11 тока, переключатели 7 и 8 и компаратор 5. Последний обеспечи( вает работу интегратора 1 в линейном режиме благодаря тому, что при достижении выходным напряжением интегратора 1 одного из его пороговых уровней компаратор 5 посредством переключателя 7 изменяет полярность тока, подаваемого на вход интегратора 1, При этом выходное напряжение интегратора 1 является суммой результатов интегрирования входного напряжения U„(t) и тока с выхода источника 10. Для того, чтобы это не сказывалось на нормальном функционировании преобразователя, компаратор 5 одновременно с переключением переключателя 7 осуществляет переключение переключателя 8, через который выходные токи источника 11 поступают на интегрирующий конденсатор 3.

Покажем, что токи I источников

10 и 11 не оказывают влияния на выходную частоту. преобразователя. Действительно, на один из входов сумматора 12 поступает результат интегрирования выходного тока источника 10.

При верхнем положении переключателя 7 на соответствующем входе сумматора 12 присутствует напряжение

v, (e)= j T dc.

2 О

На другом входе сумматора 12 лрисутствует напряжение

t (t) = — -I dt.

Ci поскольку переключатель 8 находится в нижнем положении. При равенстве номиналов конденсаторов С, и С сумма напряжений U<,(t) и U,(t) равна нулю, т.е. значение токов I источников 10 и 11 ие оказывает влияние на процесс. Противоположное состояние процесса формирования напряжений U<(t) и П (t) повторяется аналогично с той разницей, что в выражение для Б,(t) входит значение тока -I, а в выражение для Б (t) значение тока

10 формуланзобретения

Квадратичный преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, вход которого является информационным входом преобразователя, повторитель напряжения, первый компаратор, выход которого является выходом преобразователя и подключен к управляющему входу первого двухпозиционного переключателя, подключенного выходом к первой обкладке интегрирующего конденсатора, а сигнальными входами — к выходам первого источника образцового положительного и отрицательного тока, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности, в него введены второй кОмпаратор, сумматор, второй н третий двухпозиционные переключатели, второй и третий источники образцового положительного и отрицательного тока, подключенные выходами

35 к сигнальным входам соответственно второго и третьего двухпозиционных переключателей, соединенных выходами соответственно с входом интегратора и входом повторителя напряжения, соединенного с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, управляющие входы второго и третьего двухпози45 ционных переключателей соединены с выходом второго компаратора, подключенного входом к выходу интегратора, соединенному с первым входом сумматора, подключенного вторым входом

5Q к выходу повторителя напряжения, а выходом — к входу первого компаратора.

1278896

Составитель Н. Зайцев

Редактор Г. Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор.С. Еекмар

Заказ 6842/50 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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