Преобразователь частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока

 

:б

o p v a@ Е ""658729

И3ОБРЕТЕН ИЯ

С1о:..аа Сс)ватскии

Социалистических

Рест1у бт) ик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к 3131. свид-ву— (22) Заявлено 29.!! .76 (21) 2423799/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.

H 03 К 9/06

Государственный комитет

СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК621.376. . 53 (088. 8) Опубликовано 25.04.79. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 30.04.79 (72) Авторы изобретения

Л. П. Леонтьева и М. Х. Сахартов (71) Заявитель (54) Г1РЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЬ! СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в схемах автоматического управления и регулироваНИ Я.

Известно устройство, преобразующее частоту импульсов в постоянный ток, содержащее промежуточный преобразователь, триггер с раздельным управлением и интегрирующую RC-цепочку с пороговым элементом на выходе. Триггер переводится в раоочее состояние каждым входным импульсом и запускает интегрирующук) цепочку. При равенстве напряжения на кондсllcàòîðå цепочки пороговому напряжени)о формируется сигнал возврата триггера в исход1юе состояние. Сигнал от триггера поступает в нагрузку через усредняющий RC-фильтр !1).

Однако такое устройство обладает малым быстродействием, так как основано на выпрямлении стандартных по длительности и амплитуде импульсов с помощью»!средняющего RC-фильтра.

Известен другой преобразователь частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока, состоящий из интегрирующего усилителя со схемой установки начальных условий, соединенного через запоминающее устройство с выходным ингсгрпрук)щим усилителеil, выход которого соединен o В одом интсгрир»ющего мсили.геля. и схемы мправлснпя. Прсобразовател» построен как за мкн jTая и»1 пii!»сllll 11 Ilс1 ем <1, 1Io;1, 11. р жи†ваю1цая 113 выходе запо»1ипак)1цсг») сстроиства сигнал, близкий к нулк) олагo таря и;1личи)о 13bl. o lllol o интсгрирук)1цсго усилптс.1Я. Зс)по)1Н IIÇIOEIEOO» стр1)и TII();EO1 ж по ОЫТ» точным и б»гстролсйству Iolllll » для получения очного и г)» стродсйствукнцсго преобра10 30831 c 1 Я 130TI)T»I 13 H3 n!)H )I»0н ис (2.1.

Недосгаткамн этого преобразователя явЛЯЮТСЯ М3;IОЕ ОЫCT!)ОДСИСТВ11С 11 Нl. ВЫСОКЗЯ

ТОЧНОСТЬ.

Для повышения быстродействия и точности в предложенный прсобразоватсгп час15 тоты следования импульсов 13 напряжение постоянно о тока, содержащий первый и второй интегрирующие усилители, блок установки начал»ных условий, состоя1ций цз последовательно соединенных источника опорного напряжения, первого резистора и второго, шунтирующего первый, интегрирующий усилитель, Выход которого связан с первым ключом, первый Вход со вторым клк)чом непосредственно, а с третьим ключом — че.

658729 рез резистор, управляющие входы первого и третьего ключей соединены с первым выходом блока управления, второй вход которого подсоединен к управляющему выходу второго ключа, вход второго интегрирующего усилителя соединен с выходом первого ключа блока установки начальных условий, дополнительно введены четвертый ключ, операционный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, источник смещения с добавочным резистором, диод, резистор, параллельный резистор и резистор обратной связи, причем выход второго интегрирующего усилителя через последовательно соединенные диод с резистором, зашунтированные параллельным резистором, и четвертый ключ соединен со входом операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи, выход которого через резистор обратной связи соединен со входом четвертого ключа и добавочным резистором, соединенным последовательно с источником смещения, управляющий вход четвертого ключа присоединен ко второму выходу блока управления, выход операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи соединен со входом третьего ключа.

На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного преобразователя; на фиг. 2 — показаны диаграммы напряжений.

Преобразователь содержит первый интегрирующий усилитель 1, блок 2 установки начальных условий, в который входит первый, второй, третий ключи 3, 4 и 5 и источники 6 опорного напряжения, второй интегрирующий усилитель 7, диодно-резисторная цепь 8, состоящая из диода 9 и резистора 10, параллельный резистор 11, источник смещения 12, добавочный резистор

13, четвертый ключ 14, операционный усилитель 15 с конденсатором в обратной связи, резистор 16 обратной связи и блок 17 управления.

Преобразователь построен как замкнутая импульсная система, устанавливающая на выходе второго интегрирующего усилителя 7 такой сигнал, чтобы напряжение на выходе операционного усилителя 15 было пропорциональным частоте входных импульсов. Блок 17 управления разделяет перио- ды входной частоты на четные и нечетные, например Т и Т, Т и Т (фиг. 2). В нечетные периоды замыкаются ключи 4 и

14, а ключи 3 и 5 размыкаются. Первый интегрирующий усилитель 1 переводится в режим масштабного усилителя и на его выход записываются начальные условия от источника 6 опорного сигнала через ключ 4. Одновременно через ключ 14 на операционный усилитель 15 передается напряжение со второго интегрирующего усилителя 7, которое остается постоянным на время размыкания ключа 3. В четные периоды происходит перевод ключевых устройств в противоположное со50

Ы уменьшении частоты входного сигнала до нуля.

При высоких частотах входных импульсов быстродействие преобразователя уменьшается, так как уменьшается петлевой коэффициент усиления схемы. Однако благодаря наличию источника смещения !2 выходное напряжение U второго интегрирующего усилителя 7 при изменении частоты входных импульсов изменяет знак (пефехостояние, т.е. ключи 4 и !4 размыкаются, а ключи 3 и 5 замыкаются. При этом операционный усилитель 15 переводится в режим запоминания напряжения, установившегося на нем в нечетный период. Это напряжение является выходным сигналом преобразователя и интегрируется первым интегрирующим усилителем 1. Одновременно второй интегрирующий усилитель 7 интегрирует выходное напряжение усилителя I, поступающее через ключ 3 блока 2 установки начальных условий. С наступлением следующего нечетного периода входных импульсов процессы в преобразователе протекают аналогично.

В установленном преобразователем режиме среднее значение выходного напряжения первого интегрирующего усилителя за период равно нулю, выходное напряжение пропорционально частоте входных импульсов. Пилообразное напряжение U становится симметричным относительно нулевой

zo линии, а напряжение U> постоянно в нечетные периоды частоты и изменяется нелинейно в четные, т.е. выходное напряжение преобразователя представляет собой постоянное напряжение с пульсациями в четный

25 период входных импульсов. Наличие пульсации снижает точность преобразования, поскольку за счет пульсации изменяется среднее значение выходного напряжения первого интегрирующего усилителя 1.

Для исключения пульсаций выходного уо напряжения и повышения точности преобразования введен четвертый ключ 14. Ключ

14 отключает выход второго интегрирующего усилителя 7 от входа операционного усилителя 15 в моменты поступления напряжения пульсаций на его выход, в результате пульсации не проходят на вход операционного усилителя 15.

На это время операционный усилитель переводится в режим запоминания постоянного напряжения Uz, переданного с выхода

4р второго интегрирующего усилителя 7 в нечетный период входных импульсов. Наличие второго интегрирующего усилителя 7 в преобразователе позволяет включать источник

12 смещения на входе ключа 14. На низ45 ких частотах второй интегрирующий усили. тель 7 входит в режим насыщения, что исключает возможность возникновения автоколебаний, а на выходе преобразователя поддерживается постоянное напряжение при

658729

Формула изобретения т, тг тг тг

Фиг. 1 цд1414П14 Заказ 2075/53 Тираж 1059 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S дит через нуль) . Это позволяет поднять петлевой коэффициент на высоких частотах с помощью диодно-резисторной цепи, состоящей из диода 9 и резистора 10.

Увеличение петлевого коэффициента приводит к уменьшению постоянной времени преобразователя на высоких частотах, т.е.

S к повышению быстродействия преобразователя.

Таким образом, предложенный преобразователь позволяет преобразовывать частоту следования импульсов в напряжение постоян-1о ного тока без применения запоминающего устройства.

1$

Преобразователь частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока, содержащий первый и второй интегрирующий усилители, блок установки начальных условий, состоящий из последовательно соединенных источника опорного напряжения, первого резистора и второго, шунтирующего первый интегрирующий усилитель, выход которого связан с первым ключом, первый вход - со вторым ключом непосредственно, а с третьим ключом — через резистор, управляющие входы первого и третьего ключей соединены с первым выходом блока управления, второй вход которого подсоединен к управляющему выходу второго ключа, вход второго интегрирующего усилителя соединен с выходом первого ключа блока установки начальных условий, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, он снабжен четвертым ключом, операционным усилителем с конденсатором в цепи обратной связи, источником смещения с добавочным резистором, диодом, резистором, параллельным резистором и резистором обратной связи, причем выход второго интегрирующего усилителя через последовательно соединенные диод с резистором, зашунтированные параллельным резистором, и четвертый ключ соединен со входом операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи, выход которого через резистор обратной связи соединен со входом четвертого ключа и добавочным резистором, соединенным последовательно с источником смещения, управляющий вход четвертого ключа присоединен ко второму выходу блока управления, выход операционного усилителя с конденсатором в цепи обратной связи соединен со входом третьего ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3502904, кл. 307-233, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 480186, кл. Н 03 К 9)06, 1974.