Преобразоватеель частоты импульсов в аналоговый сигнал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 490264

Саюз Саветсиих

Социалистических

Республик -т: т оц.(61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 05.04.65 (21) 1005537/18-24 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 30.10.75. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 06.02.76 (51) М. K,÷. Н 03k 13 02

Гасударственный комитет

Савета Министров СССР ао делам изобретений (53) УДК 621.317.761:53..087.92 (088.8) а открытий (72) Авторы изобретения

О. Н. Мельников и И. И. Альтерман

Специальное конструкторское бюро «Уралчерметавтоматика» (71) Заявитель (54) ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСОВ

В АНАЛОГОВЫЙ СИГНАЛ

Известен линейный преобразователь частоты импульсов в аналоговый сигнал, содержащий амплитудный формирователь прямоугольных импульсов, ячейку интегрирования в виде последовательно соединенных диодов, сглаживающего конденсатора, нагрузочного резистора, зарядного конденсатора, подключенного к общей точке соединения диодов, и сумматора.

Предлагаемый преобразователь отличается от известного тем, что содержит п ячеек интегрирования, входы каждой из которых подключены к выходу формирователя, а выходы ячеек подсоединены ко входу сумматора, причем величины произведений емкости зарядного конденсатора на величину нагрузочного резистора образуют геометрическую прогрессию.

Это позволяет получить выходной сигнал преобразователя пропорциональным логарифму частоты.

С целью уменьшения количества ячеек интегрирования с сохранением диапазона и точности преобразования, к выходу формирователя подключен делитель на резисторах, причем выход формирователя соединен со входом крайних ячеек интегрирования, а средняя точка делителя — с остальными ячейками.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразователя с логарифмической зависимостью выходного напряжения от частоты; на фиг. 2 — схема с делителем из резисторов на выходе формирователя и логарифмической зависимостью выходного тока от частоты.

Преобразователь содержит амплитудный

5 формирователь 1 прямоугольных импульсов, на вход которого подано напряжение U,„ преобразуемой частоты, ячейки 2, 3, 4, 5 интегрирования, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных диодов о 6, 7, сглаживающего конденсатора 8, нагрузочного резистора 9, зарядного конденсатора

10, и сумматор 11.

Для получения выходного сигнала в виде напряжения нагрузочные резисторы 9 всех !

5 ячеек включены последовательно, и суммарное напряжение, снимаемое с нагрузок, подается на вход сумматора 11 (фиг. 1).

Для получения выходного сигнала в виде тока нагрузочные резисторы 9 соединены в

20 одной точке на входе сумматора 11 (фиг. 2).

Преобразователь работает следующим образом.

Прямоугольные импульсы стабильной амплитуды (с с формирователя 1 импульсов (в данном случае триггера) подаются через зарядные конденсаторы 10 на ячейки 3, 4 (фиг. 1) и создают на выходе каждой из них (на резисторе 9) напряжение:

fbi R (; зп 1 —;- /,,-R.С

490264

) 10

15 где где U — напряжение на выходе одной ячейки;

R — сопротивление нагрузки ячейки;

С вЂ” емкость зарядного конденсатора ячейки.

В некотором диапазоне порядка

0,3(f, R С(3 зависимость выходного напряжения ячейки от частоты с достаточным приближением аппроксимируется логарифмом.

Если при этом выбрать произведения ЯС различных ячеек в виде геометрической прогрессии, т. е.

Р,, С,=и.R С,=т .4, С,— т — знаменатель геометрической прогрессии;

C1, С>, C3 — соответственно емкости зарядных конденсаторов;

R1, R, Яз — нагрузочные сопротивления ячеек, то просуммированный выходной сигнал определяется выражением:

1+fÄ; Л .С>

m f„P Сз + m2 fBx 1 з Сз

1+ m fax Rs Сз I - m Увх Ra Ca / и при соответствующем выборе величины коэффициента т этот ряд аппроксимирует логарифм f» с любой требуемой степенью точности, причем конечный интервал частот (диапазон работы преобразователя) может быть аппроксимирован с любой требуемой степень1о точности конечным числом Л членов ряда.

Например, преобразователь, состоящий из трех ячеек интегрирования с отношением величин емкостей зарядных конденсаторов 1: 50 (т = 0,02), позволяет преобразовать частоту

/, в напряжение или ток, пропорциональный логарифму частоты с точпостью - 2 /1 в,диапазоне частот 1: 15000. Увеличив коэффициент т, точность можно повысить, однако, чтобы избавиться от завала характеристики преобразования на краях диапазона, приходится увеличивать количество ячеек.

О

-,0 1 ) На фиг. 2 приведена схема, в которой для компенсации краевых эффектов с сохранением диапазона и точности преобразования к выходу формирователя 1 импульсов подключен делитель из резисторов 12, 13, а зарядные конденсаторы 10 крайних ячеек 2 и 5 подключены к полному выходу формирователя. 3арядные конденсаторы 10 остальных ячеек 3, 4 подсоединены к средней точке делителя.

Этот вариант обеспечивает преобразование частоты в ток с точностью +- 0,5% в диапазоне частот 1 †80 гц.

Оба варианта преобразователя обеспечивают полную идентичность характеристик, что исключает необходимость индивидуальной градуировки.

Предмет изобретения

1. Преобразователь частоты импульсов в аналоговый сигнал, содержащий амплитудный формирователь прямоугольных импульсов, ячейки интегрирования в виде последовательно соединенных диодов, нагрузочного резистора, сглаживающего конденсатора и зарядного конденсатора, подключенного к общей точке соединения диодов, и сумматора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения выходного сигнала, пропорционального логарифму частоты, оп содержит и ячеек интегрирования, входы каждой из которых подключены к выходу формирователя, а выходы ячеек — ко входу ". .матОра, причем Вел11чипы произведепи11 емкости зарядного конденсатора на величину нагрузочного сопротивления отдельных ячеек образуют геометрическую прогрессию.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения количества ячеек интегрирования с сохранением диапазона и точности преобразования, к выход фОр:.1иоо.;-.тсля;1одключен делитель на р:..знсторах, грнчем выход формирователя соедипсн со :ходом крайних ячеек интегрирования, а средняя точка делителя — с остальшями ячейками.

Редактор Б. Федотов

Составитель В. Махнанов

Техред Т. Миронова

Корректор Н.,Лебедева

Зака ;,3"6, 18 Иад. М 1939 Тирах 902 Подписное

Ц1-1ИИПИ Государствсниого о»игета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапуио.;а, 2