Квадратичный преобразователь напряжения в частоту

 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для преобразования электрических сигналов по квадратичному закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение надежности. Квадратичный преобразователь напряжения в частоту содержит двуполярный источник тока 1, переключатель 2, интегрирующий конденсатор 3, операционный усилитель 4, первый и второй масштабные резисторы 5, 6, повторитель напряжения 7, разделительный конденсатор 8, третий и четвертый масштабные резисторы 9, 10, шину нулевого потенциала 11, вход 12, выход 13. Работа устройства основана на интегрировании суммы входного медленно изменяющегося напряжения и высокочастотного напряжения, обусловленного зарядом интегрирующего конденсатора 3 током источника 1. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„э у„„ д (51)5 С 06 6 7/20 (i(e

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4630102/24-24 (22) 03.01.89 (46) 23. 12. 90, Бюл. Р 47 (71) Пензенский политехнический институт (72) М.Ю.Михеев, В.Д.Михотин, Э.К.Шахов и В.А.Юрманов (53) 681.3 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 643907,, кл. С 06 С 7/20,, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 962994, кл. G 06 6 7/20, 1981. (54) КВАДРАТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ (57) Изобретение относится к устройствам, предназначенным для преобразования электрических сигналов по квадратичному закону и может быть исноль2 эовано в аналоговых вычислительных машинах, Целью изобретения является повышение надежности . Квадратичный преобразователь напряжения в частоту содержит двуполярный истбчник .тока 1, переключатель 2, интегрирукнций конденсатор 3, операционный усилитель 4, первый и второй масштабные резисторы

5, 6, повторитель напряжения 7, разделительный конденсатор 8, третий и четвертый масштабные резисторы 9, 10, шину нулевого поенциала 11, вход 12, выход 13. Работа устройства основана на интегрировании суммы входного медленно изменящцегося напряжения и высокочастотного напряжения, обусловленного зарядом интегрирующего конденсатора 3 током источника 1. 2 ил.

1615754

Изобретение относится к устройст- -. вам, предназначенным,цля преобразования электрических сигналов по квадратичному закону, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг ° 1 изображена функциональная 10 схема квадратичного преобразователя напряжения в частоту:, на фиг.2— временные диаграммы сигналов, Схема содержит двуполярный источник 1 тока, переключатель 2, интегри- 15 рующий конденсатор 3, операционный усилитель 4, первый и второй масштабные резисторы 5 и 6, повторитель 7 напряжения, разделительный конденсатор 8, третий и четвертый масштабные 2О резисторы. 9 и 10, шину 1 1 нулевого потенциала, вход 12, выход 13.

Устройство работает следующим .образом.

Предположим, что напряжение на 25 входе 12 отсутствует ° Пусть на вход порогового элемента, образованного операционным усилителем 4 и первым и;:вторым масштабными резисторами 5 и 6, подано пороговое напряжение от- 30 рицательной полярности, а переключатель 2 находится в положиении, изображенном на фиг.1. В этом случае происходит заряд интегрирующего конденсатора 3 постоянным током двуполярно- 35 го источника 1 тока. Напряжение на входе повторителя 7 напряжения (фиг.2б) изменяется линейно (заряд идет постоянным током) до момента равенства напряжения пороговому уров- 40 ню..В момент равенства напряжения пороговому напряжению срабатывает пороговый элемент. В результате изменяется полярность порогового напряжения, а переключатель 2 переводится 15 в положение, противоположное изображенному на фиг,1, Происходит процесс перезаряда повторителя интегрирующего конденсатора 3 током с другого выхода

nB oJIHpHoI 0 НсТо ННКе 1 тока, при 50 этом напряжение на входе повторителя

7 напряжения изменяется также линей» но, но в противоположную сторону до момента равенства его пороговому напряжению. В момент равенства вновь 55 срабатывает пороговый элемент, изменяя тем самым полярность порогового напряжения и переключая переключатель 2.

Далее цикл работы повторяется.

Таким образом, цикл работы состоит из двух тактов, в первом такте переключатель 2 находится в нижнем положении, пороговое напряжение отрицательно, во втором такте переключатель 2 находится в верхнем положениИ, пороговое напряжение положительно.

Частота следования импульсов на выходе 13 в отсутствие напряжения на входе 12 является начальной частотой и определяется выражением

То

4U„C где Х - — ток двуполярного источника о

1 тока;

U — пороговое напряжение на неп инвертирующем входе операци онного усилителя 4;

С вЂ” емкость интегрирующего конденсатора 3.

Пусть на входе 12 действует переменное напряжение (фиг.2а). Вследст-; вие равенства потенциалов на инвертирующем и неинвертирующем входах операционного усилителя 4 на интегрирующем конденсаторе 3 присутствует составляющая напряжения, пропорциональная напряжению на входе 12.

На входе повторителя 7 напряжения происходит суммирование интегрированного входного напряжения и пилообразного напряжения (фиг.2в), формируемого зарядом интегрирующего конденсатора 3 опорным током, В остальном раработа не отличается от работы при отсутствии напряжения на входе 12.

Частота импульсов на выходе 13 (фиг,2г) в присутствии напряжения на входе 12 описывается выражением — «Я 2 где S — коэффициент преобразования;

U x — напряжение на входе 12.

Коэффициент преобразования равен

$ — — — — ——

4U I (R R)2С где R»R< — величины сопротивления третьего и четвертого масштабных резисторов 9 и 10.

Для интегрирования напряжения с входа 12 и опорных токов двуполярного источника 1 тока используется только интегрирующий конденсатор 3. Для обеспечения линейного интегрирования токов и напряжения одним и тем же интегрирующим конденсатором 3 исполь16 зуется совокупность повторителя 7 напряжения и разделительного конденсатора 8. Действительно, напряжение с входа 12 интегрируется линейно с постоянной интегрирования, определяемой интегрирующим конденсатором 3 и суммой третьего и четвертого масштабных резисторов 9 и 10, шунтирующих интегрирующий конденсатор 3. Это достигается эа счет повторителя 7 напряжения и разделительного конденсатора

8. Через разделительный конденсатор

8 проходит только высокочастотная составлякщая сигнала, присутствующая на первой обкладке интегрирующего конденсатора 3 (фиг.2). Этой составляющей является пилообразное напряжение (результат интегрирования раэнополярных токов) . Таким образом, в точке соединения разделительного конденсатора 8 и третьего и четвертого масштабных резисторов 9 и 10 присутствует это пилообразное напряжение (фиг.2в). Равенство потенциалов, возникакщих на первой обкладке интегрирукщего конденсатора 3 и в указанной точке соединения разделительного конденсатора 8, исключает воэможность ответвления токов в цепь, образованную третьим и четвертым масштабными резисторами 9 и 10, что обеспечивает линейность интегрирования токов.

Формула изобретения

Квадратичный преобразователь напряжения в частоту, содержащий двупо15754 6 лярный источник опорного тока, первый и второй выходы которого подключены к входам переключателя, выход которо-

5 го соединен с инвертирукщим входом операционного усилителя, выход которого подключен к управляющему входу переключателя и является выходом преобразователя, первые выводы первого и второго масштабных резисторов подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя, к выходу которого подключен второй вывод второго масштабного резистора, повторитель напряжения, выход которого соединен с первой обкладкой разделительного конденсатора, интегрирующий конденсатор, первая обкладка которого подключена к входу повторителя напряжения, 20 третий масштабный резистор, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен четвертый масштабный резистор, первый вывод которого соединен с входом пов25 торителя.напряжения, второй вывод четвертого масштабного резистора под4 ключен к первому выводу третьего масштабного резистора и к второй обкладке разделительного конденсатора, 3р инвертирующий вход операционного усилителя соединен с входом повторителя напряжения, вторая обкладка интегрирующего конденсатора и второй вывод третьего масштабного резистора подк лючены к шине нулевого потенциала, второй вывод первого масштабного резистора является входом преобразователя.

1615754

Составитель 0,0траднов

Редактор С.Патрушева Техред Л.Олийнык Корректор О Цинле

Заказ 3990, Тираж 562 Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101