Преобразователь частота-напряжение

 

,, ) 552693

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саез Советских

Социалистических

Республик

« " Ф("" » (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3 аявлено 14.04.75 (21) 2124401/21 с присоединением заявки Ы (51) М. Кл.а Н 03К 13/00

Совета Министров СССР по делам изобретений

Опубликовано 30.03.77, Бюллетень Ме 12 (53) УДК 621.317,761 (088.8) Дата опубликования описания 11.04.77 (72) Лвтор11 н зо бр стс111111

Ю. И. Пивоваров, В. И. Бретль, М. Я. Орищенко и В. Н. Кучугура (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТА — НАПРЯЖЕНИЕ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к ооласти измерительной техники и может использоваться в информационно-измерительных системах.

Известен преобразователь частота — напряжение, содержащий формирователь импуль- 5 сов, блок управления режимом, два источника опорного напряжения и последовательно соединенные интегратор, динамический запоминающий блок и делитель, вход формирователя импульсов соединен с входом устройства, 10 выход — с входом блока управления режимом, выход последнего соединен с управляющими входами интегратора н динамического запоминающего блока, первый источник опорного напря>кения подключен к входу интегра- 15 тора, а второй — к второму входу делителя, выход которого соединен с выходом устройства (1).

Однако это устройство обладает недостаточной точностью преобразования. 20

Известен также преобразователь частота— напряжение, состоящий из формирователя импульсов, генератора прямоугольных импульсов, интегратора и выпрямителя. Сигнал изме- 25 ряемой частоты с помощью формирователя импульсов и генератора прямоугольных импульсов преобразуется в прямоугольные импульсы стабильной амплитуды, имеющие частоту следования входного сигнала. Зти пря- до моугольные импульсы интегрируются с помощью интегратора, на выходе которого образуются импульсы треугольной формы, амплитуда которых пропорциональна периоду колебаний входного сигнала, после чего нагря>кение выпрямляется и фильтруется (2).

Однако из-за наличия в этом преобразователе выпрямителя точность и стабильность ограничиваются параметрами применяемых диодов.

Кроме того, минимальному периоду следования импульсов входного сигнала соотвегствуст ненулевое значение выходного напряжения и отсутствует возмо>кность его изменения, что ограничивает область применения данного преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности преобразования и обеспечение возможности смещения нулевого уровня.

Это достигается тем, что преобразователь частота — напряжение, содержащий последовательно соединенные формирователь, генератор прямоугольных импульсов, интегратор и фильтр нижних частот, снабжен источником опорного напряжения и компаратором, выход которого соединен с вторым входом генератора прямоугольных импульсов, вход — с выходом интегратора, а второй вход подключен к выходу источника опорного напря>кения, 552693

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя частота — напряжение.

Этот преобразователь содержит последовательно соединенные формирователь 1, генератор прямоугольных импульсов 2, интегратор 3 и фильтр нижних частот 4. К выходу интегратора 3 подключен один из входов компаратора 5, к другому входу которого подсоединен источник опорного напряжения 6, а выход компаратора 5 соединен с другим входом генератора прямоугольных импульсов 2. Выход фильтра нижних частот 4 является выходом преобразователя.

Работает преобразователь частота — напряжение следующим образом.

3а начальный момент примем время, когда с генератора прямоугольных импульсов 2 на вход интергатора 3 подается напряжение +1/1.

В этом случае выходное напряжение интегратора 3 изменяется по линейному закону в соответствии с выражением вых.Ннтв {1) т где У„„„нт — выходное напряжение интегратора 3; с — постоянная интегрирования;

11 — время интегрирования напряжения U1.

В момент равенства выходного напряжения интегратора 3 опорному напряжению U, генератора опорного напряжения 6, компаратор

5 формирует сигнал, переключающий генератор прямоугольных импульсов 2 из одного устойчивого состояния в другое. При этом на выходе генератора прямоугольных импульсов

2 присутствует напряжение U2 (причем

f U1 ) У2 ), направление выходного напряжения изменяется на противоположное в соответствии с выражением 2 /1 ВЫХ ИНТ - 2

Выходное напряжение интегратора 3 изменяется в соответствии с этим выражением до момента поступления импульса с выхода формирователя 1, переключающего генератор прямоугольных импульсов 2 в первоначальное положение, Далее процесс повторяется. 1-1а выходе интегратора 3 образуются импульсы треугольной формы, изменяющиеся от стабильного уровня опорного напряжения, амплитуда которых пропорциональна периоду входного сигнала. Зависимость амплитуды выходного напряжения интегратора 3 от периода определяется выражением

10 1 2 - вых,иит — 7 1+ 2

Треугольные импульсы, образующиеся на выходе интегратора 3, поступают на вход фильтра нижних частот 4, осуществляющего выделение среднего значения напряжения треугольных импульсов, которое определяется следующим образом:

1 01. У2

2-. U1 + б 2

Таким образом, на выходе преобразователя получается напряжение постоянного тока, пропорциональное периоду входного сигнала.

Формула изобретения

Преобразователь частота — напряжение, содержащий последовательно соединенные фор30 мирователь, генератор прямоугольных импульсов, интегратор и фильтр нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования и обеспечения возможности смещения нулевого уров35 ня, он снабжен источником опорного напряжения и компаратором, выход которого соединен с вторым входом генератора прямоугольных импульсов, вход — с выходом интегратора, а второй вход подключен к выходу источ40 ника опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Грем Дж., Тоби Дж. и Хьюлсман. Проектирование и применение операционных усили45 телей. М., «Мир», 1974, с. 452 — 455.

2, Преобразование частоты в аналоговый сигнал с малым уровнем пульсаций, Измерительная техника № 6, 1973, с. 88.