Преобразователь частота-напряжение

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах контроля и измерения частоты, а также в системах автоматического управления с частотными датчиками. Цель - повьшение точности и расширение области применения. Устройство . содержит формирователь 1 импульсов, блок 2 управления, генератор 3 опорной частоты, первый элемент И 4, счетчик 5, второй элемент И 6, первый и второй регистры 7, 8, первьй и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 9, 10, регистр 11 сдвига, делитель 12 частоты и управлемым коэффициентом деления. Повьппение точности достигается за счет обеспечения в преобразователе диапазона изменения выходного напряжения ЦАП 9 от 0,5U до U(, при любых значениях преобразуемой частоты, а область применения расширяется за счет увеличения диапазона преобразуемых частот. 1 3 . п. ф-лы, 3 ил. I (Л -чш оо 4;; ел СО bU 00 gjue.l

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 M 1 86

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 4079978/24-24 (22) 23 ° 06.86 (46) 15.10.87, Бюл. № 38 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) В.И.Марченко и А.В.Пузаков (53) 681.325(088.8) (56) Гитис Э.И, Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. M.: Энергия, 1975, с. 275-281.

Авторское свидетельство СССР

¹ 669900440044, кл. С 01 R 23/02, 1976. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТА — ИАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах контроля и измерения частоты, а также в системах автоматического уп„„SU„„1345348 А1 равления с частотными датчиками, Цель — повьппение точности и расширение области применения. Устройство содержит формирователь 1 импульсов, блок 2 управления, генератор 3 опорной частоты, первый элемент И 4, счетчик 5, второй элемент И 6, первый и второй регистры 7, 8, первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 9, 10, регистр 11 сдвига, делитель 12 частоты и управлемым коэффициентом деления. Повьппение точ-. ности достигается за счет обеспечения в преобразователе диапазона изменения выходного напряжения ЦАП 9 от 0,50 до П „ при любых значениях преобразуемой частоты, а область применения расширяется за счет увеличения диапазона преобразуемых частот.

1 з,п ф лы 3 ил, 1345348 2 велико, счетчик 5 не переполняется. ть При окончании периода входной частоты блок 2 управления при помощи триггера 16 вырабатывает команду запрета ,Э на первый элемент И 4 и с некоторой задержкой, обусловленной наличием одновибраторов 17 и 18, последовательия ные импульсы записи в регистры 7 и 8

10 и затем импульсы обнуления счетчика

5 и установки регистра 11 сдвига в ая исходное состояние. При этом в счетчике 5 фиксируется, а затем переносится н регистр 7 двоичный код, знаго 15 чение которого пропорционально периоо- ду входной частоты, Цифроаналоговый преобразователь 9 производит деление величины опорного напряжения вследствие того, что управляемая резистор2g ная матрица 13, проводимость которой пропорциональна управляющему коду, включена в цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя о- 14, а опорное напряжение подключено

25 к входу операционного усилителя 14 через токозадающий резистор 15. Величина опорного напряжения выбираете- ся несколько менее, чем половина максимального выходного напряжения опер- ЗО рационного усилителя 14, Таким обрае- зом, при максимальном значении входок ной частоты, что соответствует половинному заполнению счетчика 5, на выб- ходе операционного усилителя 14, а следовательно, и цифроаналогового преобразователя 9 формируется пропорциональное максимальное напряжение.

Если в процессе преобразования счетчик 5 не переполняется, что соблюдаИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бы использовано в устройствах контроля и измерения частоты, а также в системах автоматического управления с частотными датчиками.

Цель изобретения — повьппение точ ности и расширение области применен за счет увеличения диапазона преобразуемых частот.

На фиг. 1 приведена функциональн схема предлагаемого преобразователя частота — напряжение; на фиг. 2 функциональная схема цифроаналогово преобразователя; на AHI, 3 — функци нальная схема блока управления.

Преобразователь частота — напряжение (фиг. 1) выполнен на формирователе 1 импульсов, блоке 2 управле ния, генераторе 3 опорной частоты, первом элементе И 4, счетчике 5, вто ром элементе И 6, первом и втором р гистрах 7 и 8, первом и втором цифр аналоговых преобразователях 9 и 10, регистре 11 сдвига, делителе 12 час тоты с управляемым коэффициентом де ления. Цифроаналоговые преобразоват ли 9 и 10 аналогичны и выполнены. (фиг. 2) на кодоуправляемой реэисто ной матрице 13, операционном усилит ле 14, токозадающем резисторе 15.Бл

2 управления (фиг. 3) выполнен на триггере 16, первом и втором однови раторах 17 и 18.

Устройство работает следующим об разом.

В исходном состоянии первый элемент И 4 закрыт, счетчик 5 обнулен, а регистр 11 сдвига находится в ис- 40 ходном состоянии. При этом коэффициент деления управляемого делителя 12 частоты минимален и равен единице.

Под действием входных импульсов формирователь 1 импульсов выдает в блок

2 управления сформированные импульсы.

Триггер 16 блока 2 управления под действием входных импульсов выдает разрешающий импульс на первый элемент И 4. Импульсы опарной частоты с ВО выхода генератора 3 через управляемый делитель 12 частоты поступают на вход счетчика 5, вызывая его заполнение. Значение опорной частоты выбрано таким образом, чтобы при максимальном значении входной частоты счетчик 5 за период преобразования заполнялся не менее чем на полонину. Если значение входной частоты достаточно ется В диапазоне 4кмакс 2 ьх мак

Уто второй элемент И 6 не формирует импульсов переполнения и состояние регистра 11 сдвига, а также и коэффициента деления управляемого делителя 12 частоты не меняется.

При этом код с выхода регистра 11 сдвига через регистр 8 подается на цифровой вход цифроаналогового преобразователя 10, выполненного аналогично цифроаналоговому преобразователю

9 ° При исходном состоянии регистра 11 сдвига коэффициент деления цифроаналогово о прес бр азов ателя минимален и равен единице, В этом режиме выходное напряжение устройства равно выходному напряжению цифроаналогового преобразователя 9, пропорциональному входной частоте.

1345348

Если значение входной частоты находится в диапазоне,„ /4 < f „„< .. (f /2, то в процессе преобразования счетчик 5 переполняется, Пере.5 полнение счетчика фиксируется вторым элементом И 6, вырабатывающим импульс сдвига, подаваемый в регистр 11 сдвига. Последний меняет свое состояние и увеличивает коэффициент деления уп- lo равляемого делителя 12 частоты и циф.роаналогового преобразователя 10 в два раза, После переполнения счетчик а

5 устанавливается в состояние, соответствующее половинному заполнению, 15 а его дальнейшее заполнение осуществляется импульсами с выхода управляемого делителя 12 частоты, следующими с частотой в два раза ниже чем значение опорной частоты. 20

Если значение входной частоты находится в диапазоне Г /8 К <

"8х.eакс ЬХ (f. /4, то в процессе преобразо 8к.макс вания счетчик 5 переполняется дважды.

Регистр 11 сдвига также дважды меняет 25 свое состояние, последовательно увеличивая коэффициенты деления управляемого делителя 12 частоты и цифроаналогового преобразователя 10 в два, а затем в четыре раза, вследствие чего ЗО напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 10 оказывается пропорциональным входной частоте. При дальнейшем уменьшении входной частоты процессы аналогичны. По окончании пе- 35 риода преобразуемой частоты блок 2 управления закрывает первый элемент

И 4, переписывает содержимое счетчика 5 и регистра 11 сдвига в регистры

7 и 8, затем обнуляет счетчик 5 и ус- 40 танавливает регистр 11 сдвига в исходное состояние, подготавливая тем самым устройство к дальнейшему циклу преобразования.

Для предотвращения ложного измере- 45 ния при значении входной частоты

f f Sx. макс

Ьх

2п где п — число разрядов регистра 11 сдвига, равное числу разрядов второго цифроаналогового преобразователя 10, сигнал с выхода переполнения регистра 1 1 сдвига поступает в блок 2 управления на вход установки в "0" тригi5 гера 16, возвращая его в исходное состояние. При этом блок 2 управления закрывает первый элемент И 4, формирует сигнал записи содержимого счетчика 5 и регистра 11 сдвигл в регистр

7 и 8 и затем обнуляет счетчик 5 и устанавливает регистр 11 сдвига в исходное состояние. Устройство перехо— дит в режим ожидания следующего импульса входной частоты. Выходное напряжение устройства при этом мини— мально.

Ввиду того, что диапазон преобрлэования цифроаналогового преобразователя

9 в любом случае не превышает 2 (при минимальном, а именно половинном заполнении счетчика 5, выходное напряжение цифроаналогового преобразователя

9 равно U „, а при полном его заполнении — 0,5U,„, точность преобразования не ухудшается с уменьшением частоты.

Формула. изобретения

1. Преобразователь частота — напряжение, содержащий формирователь импульсов, вход которого является входной шиной, выход подключен к первому входу блока управления, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, второй выход блока управления подключен к установочному входу счетчика, выходы которого подключены к соответствующим входам второго элемента И и соответствующим информационным входам первого регистра, управляющий вход которого объединен с управляющим входом второго регистра и подключен к третьему выходу блока управления, выходы первого регистра подключены к соответствующим цифровым входам первого цифроаналого- . вого преобразователя, аналоговый вход которого является шиной опорного напряжения, выход подключен к аналоговому входу второго цифроаналогового преобразователя, цифровые входы которого подключены к соответствующим вьцсодам второго регистра, выход является выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения за счет увеличения диапазона преобразуемых частот, введены делитель частоты с управляемым коэффициентом деления и регистр сдвига, установочный вход которого объединен с установочным входом счетчика, тактовый выход подключен к выходу второго элемента

5 1345348 6

И, выход переполнения подключен к управления выполнен на двух одновибвторому входу управления, выходы раз- раторах и триггере, счетный вход корядов регистра сдвига подключены к торого является первым входом блока соответствующим информационным входам управления, вход обнуления является

5 второго регистра и соответствующим вторым входом блока управления, выуправляющим входам делителя частоты ход является первым выходом блока упс управляемым коэффициентом деления, . равления и подключен к входу первого тактовый вход которого подключен к одновибратора, выход которого являвыходу первого элемента И, выход nop, †.10 ется вторым выходом блока управления ключен к тактовому входу счетчика. и подключен к входу второго одновиб2. Преобразователь по п. 1, о т- ратора, выход которого является трелич ающий ся тем, что блок тьим выходом блока управления.

1345348

Составитель В.Першиков

Техред И.Попович Корректор С.Черни

Редактор С.Лисина

Заказ 4932/55 Тираж 899 ПЬдписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

110335, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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