Преобразователь период-напряжение

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах приема и обработки информации с частотным ее представлением путем преобразования времени периода импульсной последовательности типа меандра в величину напряжения постоянного тока. Целью изобретения является расширение области использования за счет формирования сигнала сложной формы и быстродействие преобразователя. Преобразователь содержит два ключа 1 и 2, два интегратора 3 и 4 и сумматор 9. За счет введения двух операционных усилителей 5 и 6 и двух диодов 7 и 8 формирователя коротких импульсов 12 при уменьшении периода преобразуемой частоты выходное напряжение изменяется мгновенно, что повышает быстродействие преобразователя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 Н 03 К 5!00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЙЯ

Ф

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4867689/21 (22) 18.09.90(46) 23,09,92. 6en. ¹ 35 (75) В.И. Турченков (56) Авторское свидетельство СССР № 1023647, кл, Н 03 К 9/08, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРИОД - НАПРЯЖЕНЙЕ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах приема и обработки информации с частотным ее представлейием "путем преобразовайия времени периода импульс,5U, 1764151 А1

2 ной последовательности типа меандра в величину напряжения постоянного тока.

:Целью изобретения является расширение области использования за счет формирования сигнала сложной формы и быстродействие преобразователя. Преобразователь содержит два ключа 1 и 2, два интегратора

3 и 4 и сумматор 9. За счет введения двух операционнйх усилителей 5 и 6 и двух диодов 7 и 8 формирователя коротких импульсов .12 при умейьшении периода преобразуемой частоты вйходное напряжение изменяется мгновенно, что йовышает быстродействие преобразователя. 2 ил, 1764151

20

40

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах приема и обработки информации с частотным ее представлением, путем преобразования времени периода импульсной последовательности типа меандр в величину напряжения постоянного тока;

Целью изобретения является расширение области использования за счет формирования сигнала сложной формы.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, Преобразователь содержит ключи 1 и 2.

Ключ 1 замыкается на время присутствия на его входе отрицательного потенциала. Ключ

2 замыкается на время присутствия на его управляющем входе напряжения — тока положительной полярности.

Преобразователь включает также интеграторы 3 и 4, операционные усилители 5 и 6, диоды 7 и 8, сумматор 9, назначением которого является формировать на своем выходе постоянное напряжение, величина которого пропорциональна разности напряжений íà его двух входах в каждый мо мент времени, выходную шину 10 и выходную шину 11. На чертеже также приведены примеры выполнения интеграторов

3, 4, ключей 1 и 2, формирователя коротких импульсов тока 12, в виде дифференцирующей цепи и сумматора 9, которые, по мнению автора, являются оптимальными для заявленного технического решения, Общая шина 14 соединена с неинвертирующими входами операционных усилителей 5 и 6.

Импульсная последовательность О х, поданная на шину 10, пред;тавляет из себя меандр, период которой преобразуется в постоянное напряжение, В том случае, если преобразуемая частота, не является меандром, то она предварительно преобраэовывается в меандр, например, с помощью счетного триггера, срабатывающего от передних фронтов импульсов преобразованной частоты.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени t> в установившемся режиме (см, фиг. 2) на шине 1 присутствует положительное напряжение 0 . Заметим, что входные импульсы имеют разную полярность, но Ilo модулю постоянн а амплитуду.

При указанной полярности напряжения — напряжение с выхода интегратора 3 огрицательной полярности и это напряжение убывает во времени, Напряжение с выхода интегратора 4 положительной полярности

04 и оно во времени увеличивается. Напряжение с выходов усилителей 5 и 6 соответ4 ственно положительное и отрицательное, от которых диоды 7 и 8 смещаются в обратном направлении. Ключи 1 и 2 разомкнуты, Напряжение 08ых на шине 11 равно разности напряжений на его входе, которая со временем остается постоянной, т. к, насколько уменьшилось отрицательное напряжение с выхода интегратора 3, настолько увеличилось положительное напряжение с выхода интегратора 4. Такое состояние будет продолжаться до момента времени tz. В момент времени tz на входной шине 10 сформировалось отрицательное напряжение 0 x и на выходе формирователя 12 сформировался импульс тока отрицательной полярности, под действием которого произошло замыкание ключа 1. Напряжение с выхода интегратора 3 в указанный момент времени стало равным нулю, и поэтому напряжение близко к нулю и с выхода операционного усилителя

5 и поэтому кратковременное замыкание ключа 1:остояние интегратора 3 не изменило. Под действием отрицательного напряжения на шине 10 на выходе интегратора 3 линейно происходит во времени нарастаНМе отрицательного напряжения, тогда как на выходе интегратора 4 происходит во времени линейное убывание положительного напряжения.

Разность потенциалов между выходами интеграторов 3 и 4 постоянна и поэтому постоянно и выходное напряжение с выхода сумматора 9, т. е, 0вых на шине 11. В момент времени ta величина напряжения с выхода интегратора 4 стала равной нулю и в этот момент произошла смена полярности входного напряжения с отрицательного на положительное, с в. хода формирователя 12 сформировался токовый положительный импульс, под действием которого произошло замыкание ключа 2, Но так как в этот момент на выходе усилителя 6 напряжение равно нулю, то оно на состояние интегратора 4 никакого влияния не оказало, В момент времени t4 произошло умень-, шение периода входных импульсов и смена полярности с положительной на отрицательную, вслед.ствие чего сформировался импульс с формирователя 12 тока отрица",-ельного направления и произошло замыкание ключа 1, К этому моменту времени напряжение с выхода интегратора 3 осталось отличным от нуля и отрицательной полярности поэтому с выхода операционного усилителя 5 напряжение положительной полярности через замкнутый ключ 1 быстро разряжает конденсатор интегратора 3 до нуля {образуется 1007 отрицательная обратная связь между выходом и входом усилителя 5), Вследствие э"ого изменяется

1764151 разность напряжений на входах сумматора

9 в сторону ее уменьшения, и как следствие выходное постоянное напряжение скачком становится меньше, т. е. становится в соответствии с новым периодом входной им- 5 пульсной последовательности, т. е. насколько уменьшился период входной импул ьсной последовательности, настолько изменилась и величина выходного постоянного напряжения. 10

Далее работа аналогична рассмотренной до момента времени te. После момента

ts произошло увеличение периода преобразуемой частоты — на шине 10 U»<. В момент тв напряжение на выходе интегратора 3 Оз 15 достигло нуля и далее стремится стать положительным, но на выходе операционного усилителя 5 напряжение становится отрицательным; и оно отпирает диод 7, т. е. образуется 100% отрицательная обратная 20 связь в операционном усилителе 5, вследствие чего дальнейший прирост напряжения на интеграторе 3 невозможен и величина напряжения с интегратора 3 до момента времени тт устанавливается близкой к нулю, 25 тогда как напряжение с выхода интегратора

4 U4 продолжает линейно увеличйваться до момента времени t7, в связи с этим линейно увеличивается разность напряжений между входами сумматора 9 и нэ выходной шине 30

11 U>>, В момент времени ts произошло уменьшение периода преобразуемой импульсной последовательности и полярность входного напряжения стала положительной, кратковременно замкнулся ключ 2 и 35 конденсатор интегратора 4 быстро разрядился до нуля, в соответствии с этим и уменьшилось выходное напряжение U <, °

Далее работа аналогична, Достоинством предложенного технического решения является увеличение быстродействия с одновременным отсутствием пульсаций в выходном нэйряжении при отсутствии изменений времени между полупериодами входных импульсов.

Формула изобретения

Преобразователь период-напряжение, содержащий два ключа, два интегратора и сумматор, выход которого соединен с выходной шиной, а его два входа — с первыми выводами соответствующих ключей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области использования путем формирования сигнала сложной формы, в него дополнительно введены формирователь коротких импульсов, два операционных усилителя, два диода, входы интеграторов и формиро ватели коротких импульсов соедийены с входной шиной преобразователя, неинвертирующие входы операционйых усилителей соединены с общей шиной, и инвертирующие входы первого и второго операционнйх усилителей соединены с соответствующими входами сумматора- и сОответствующими вйходэми первого и второго интеграторов, с анодом первого и катодом второго диодов, катод и анод которых соответственно соединены с выходами первого и второго операционных усилителей и с вторыми выходами первого и второго ключей, входы управления которых соединены с выходом формирователя коротких импульсов, 1764151

Составитель В.Турченков

Техред M.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор Г.бельская

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

Заказ 3462 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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