Преобразователь периода сигнала в напряжение

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах или системах автоматического управления для быстродействующего преобразователя частотно-модулированных сигналов в напряжение . Цель изобретения - расширение области использования за счет формирова4 ния на выходе устройства постоянного напряжения , пропорционального периоду сигнала Для этого в преобразователь периода сигнала в напр.жение, содержащий входную и выходную шины 11, 12. интегрирующий конденсатор 4, операционный усилитель 1, резисторы 14, 15. транзистор 10 и генератор 13 тока, введены преобразователь 8 периода в скважность 2, формирователь 9 двухфазного сигнала, операционные усилители 2, 3, диоды 6, 7 и конденсатор 5. Напряжение на конденсаторе 5 устанавливается близким к пиковому напряжению на интегрирующем конденсаторе 4, а затем, когда с формирователя 9 поступают постоянные напряжения и диоды 6 и 7 смещаются в обратном направлении, напряжение на конденсаторе 5 остается неизменным до прихода следующего сигнала на входную шину 11 2 ил. (Л с Н П. %с XI о ь л VI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«Я2 1764157 А1 (5г)5 Н 03 К 9/06, Н 03 М 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 2 (21) 4371927/21 .. -:: ния на выходе устройства постоянного на(22) 28.01.88 пряженйя, пропорционального периоду сиг(46) 23.09,92. Бюл. М 35 нала, Для этого в преобразователь периода (75) B.È.Tóð÷t:íêîâ . сигнала в напг..жение, содержащий вход(56) Авторское свидетельство СССР ную и выходную шины 11, 12, интегрируюй. 1109898, кл. Н 03 К 13/02, 1983; щий конденсатор 4, операционный

Бородин Н.И. Импульсные устройства усилитель 1, резисторы 14, 15, транзистор на морском транспорте. M.: Транспорт, 10игенератор13тока, введены преобра1987, с. 218, рис.10.15, зователь 8 периода в скважность 2, формирователь 9 двухфазного сигнала, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРИОДА СИГ- операционные усилители 2, 3, диоды 6, 7 и

НАЛА 8 НАПРЯЖЕНИЕ . конденсатор 5. Напряженйе на койдейсато(57) Изобретение относится к измеритель- ре 5 устанавливается близким к пиковому ной технике и может быть использовано в напряжению на интегрирующем-койденсаинформационно-измерительных .системах торе 4, а затем, когда с формирователя 9 или системах автоматического управления поступают постоянные напряжения и диоды для быстродействующего преобразователя 6 и 7 смещаются в обратном направлейии, частотно-модулированных сигналов в на- напряжение на конденсаторе 5 остается непряжение. Цель изобретения — расширение .измейным до прихода следующего сигнала области использования за счет формирова- на входнуго шину 11, 2 ил.

1764157

15

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах или системах автоматического управления для быстродействующего преобразователя 5 частотно-модулированных сигналов в наnðÿ>êeíèå.

Цель изобретения — расширение области использования за счет формирования на выходе устройство постоянного напряжения, пропорционального периоду сигнала.

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема устройства; на фиг.2— диаграмма импульсов.

Преобразователь периода сигнала в напряжение содержит операционные усилители 1...3, интегрируюший конденсатор 4, конденсатор 5, диоды 6, 7, преобразователь

8 периода в скважиасть 2, формирователь 9 20 двухфазного сигнала, транзистор 10, вход ную шину 11, выходную шину 12, генератор

13 тока; резисторы 14, 15.

Формирователь двухфазного сигнала может состоять иэ стабилитрона 16, диодов 25

17. 18, резисторов 19...22, источников 23, 24 напряжения разной полярности, транзистора 25; конденсатора 26, Преобразователь 8 периода-в скван<ность 2.импульса предназначен для формирования на. своем выходе прямоугольных импульсов с периодом входного сигнала и скважностью 2. При этом входной сигнал может быть любой формы, Такой преобразователь может быть выполнен на компара- 35 торах, если, например, сигнал имеет синусоидальиую форму, или на триггере со счетным входом, если сигнал имйульсный, Формирователь 9 двухфазного сигнала предназначен для формирования на своих 40 выходах соответственно напряжения отри. цательной и полон<ительной полярности и обеспечения "обрыва" выходной цепи на время длительности импульса на его входе.

В отсутствие входного сигнала на вход- 45 ной шине 11 напря>кение с выхода блока 8 равно нулю (если используется триггер, то он принудительно цепью, ие показанной иа чертех<е, устанавливается в состояние, при котором на его выходе напряжение атсутст- 50 вует). Ток от генератора 13 протекает в коллектор и базу транзистора 10, Ток коллектора транзистора 10 создает.на резисторе 19 некоторое падение напряжения, меньшее, чем величина напряжения источ- 55 ника 24, На инвертирующем входе усилителя 1 образуется виртуальный ноль.

Напряжение отрицательной полярности от источника 24 через резисторы 20, 21 и диод

18 поступает на иеинвертирующий вход

1 усилителя 2, поэтому на его выходе присутствует напряжение отрицательной полярности, которое запирает диод 6, Положительное напряжение от источника 23 через резистор 22 и диод 17 поступает на неин ве ртирующий вход усилителя 3, поэтому иа его выходе присутствует напряжение положительной полярности и диод 7 смещен и обратном направлении, Конденсатор 5 оказывается отключенным от источников напряжения, и на его обкладках сохраняется напряжение U» >, соответствующее предыдущему периоду входцага.сигнала.

В один из полупериодов входного напряжения О» на выходе преобразователя 8 периода в скважнасть 2 формируется напряжение Оз положительнол полярности, время присутствия которого строго равно палупериаду входного сигнала U», В течение времени наличия положительного напряжения Уз с выхода блока 8 на. выходе операционного усилителя 1 формируется напряжение положительной полярности, которое запирает транзистор l0, ток через резистор 19 становится близким к нулю и конденсатор 26 разряжается через резисторы 19-21, После запирания транзистора 10 током от генератора 13 заряжается коидейсатар 4. Величина максимального значения напряжения на конденсаторе 4 прямо пропорциональна длительности импульса с выхода блока 8, на она меньше напряжения с выхода усилителя

1, поэтому транзистор 10 надежно закрыт.

Сопротивления резисторов 14 и 15должиы быть такими, чтобы токи через них от напряжений с выходов формирователя 9 двухфазного напря>кения были значительно меньше тока от генератора 13.

В связи с тем, что токи через резисторы

14 и 15 протекают в разных направлениях и имеют большую величину, они компенсируют друг друга. Указанные условия обсспечивают практическую стабильность тока заряда конденсатора 4, Величины напряжений с выхода формирователя 9 двухфазного сигнала больше максимально возможной величины напряжения на конденсаторе 4. Это условие aGecпечивает надежное заплрание диодов 6 и 7 в течение времени присутствия напряжения с выходов блоха 9, В момент формирования заднего фронта импульса положительной полярности происходит атпиранле транзистора 10, вследствие:того, что иапря>кение на конденсаторе 4 мгновенно измениться не может, напряжение на неинвертирующем входе усилителя 1 станавлтся равным нулю, а на

1764157 егб конвертирующем входе имеется положительное напряжение заряда конденсатора 4, После отпирания транзистора 10 . происходит быстрый разряд конденсатора

4 до его исходного состояния большим то- 5 ком эмиттерэ транзистора 10.

В момент отпирания транзистора 10 вследствие большого базового тока транзи.стор 10 насыщается и на его коллекторе .напряжение становится близким к нулю (к 10 величине напря>кения на конденсаторе 4).

Для того чтобы в этот момент напряжение с конденсатора 4 не могло поступать через входные цепи в блок 9, последовательно с диодом 18 включают стабилитрон 15

16, напряжение пробоя которого меньше напряжения источника 24, но больше максимально возможного напряжения на конденсаторе 4.

Время, в течение которого диоды 17 и 20

18 смещены в обратном направлении, уста- навливается величиной емкости конденсатора 26, и оно по сравнению с временем . разряда конденсатора 4 является малой величиной. 25

В течение времени отсутствия напряже-. ний с выходов блока 9 на неинвертирующих входах усилителей 2 и 3 присутствует напряжение заряда конденсатора 4. Если величина этого напряжения больше напряжения 30 на конденсаторе 5, отпирается усилитель 2 и своим током через диод 6 заряжает.кон-: денсатор 5 до величины напряжения на неинвертирующем входе усилителя 2.

Если величина напряжения на неинвер- 35 тирующих входах усилителей 2 и 3 меньше, чем на конденсаторе 6, отпирается усилитель 3 и его током конденсатор 5 быстро разряжается до величины напряжения на неинвертирующем входе усилителя 3.. 40

Таким образом, напряжение на конденсаторе 5 устанавливается близким к пиковому напряжению на конденсаторе 4, а затем, когда с блока 9 поступают постоянные на- 45 пряжения и диоды 6 и 7 смещаются в обратном направлении, напряжение на конденсаторе 5 остается неизменным до прихода следующего сигнала на входную шину 11. 50

Формирователь 9 может быть выполнен по различным схемам, в частности с использованием одновибратора, запускаемого положительным входным импульсом, снимаемым с резистора 19 через конденсатор 26.

Ток перезаряда конденсатора 5 может быть увеличен при помощи установки вместо диодов 6 и 7 базо-змиттерных переходов мощных транзисторов.

Формула изобретения

Преобразователь периода сигнала в напряжение, содержащий входную и выходную шины, интегрирующий конденсатор, первый операционный усилитель, два резистора, транзистор и генератор тока, первый вывод которого Соединен с первым выводом интегрирующего конденсатора и первым выводом первого резистора, прйчем вторые выводы интегрирующего конденсатора и генератора тока соединены с общей шиной, отличающийся тем.что,сцелью расширения области использования, в него вве дены формирователь. двухфазного сигнала, второй и третий ойерационные усилители, два диода и конденсатор; причем первый вывод интегрирующего конденсатора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирую- щий вход которого соединен с входной шиной, а выход- с базой транзистора, эмиттер которого соединен с первыми выводами первого и второго резисторов, а коллектор— с входом формирователя двухфазного сигнала, первый выход которого соединен с вторым выводом первого резистора и неинвертирующим входом второго операционного усилителя, а второй выход — с вторым выводом второго резистора и неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, инвертирующие входы второго и третьего операционных усилителей соединены с выходной шиной, катодом первого диода, анодом второго диода и первым выводом конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, анод первого диода соединен с выходом второго операционного усилителя, а катод второго диода — с выходом третьего операционного усилителя.

1764157

Составитель В.Турченков

Техред М.Моргентал Корректор О.Густи

Редактор Г,Бельская

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

Заказ 3463 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изрбретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

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