Преобразователь частоты в напряжение
Союз Советских
Социалистических республик
ОЛ ИСАЙИ Е
ИЗОВРЕТЕЙ ИЯ
К АВТОУСКОМУ СЭИ ТВЛЬСТВУ
H 03 K 13/20 9вударатецнЫ1 кеттктет сир ю делая кмбуетеяк11 я етерыткя Ояублмнмаме 23. 02 ° 82. Вюллетень М ? Дата евублмкованмя оямсаммя 25.02. 82 (53 УДК 681.325 (088,8) (72) Авторы изобретения В.В.Тимонов, А. С. Сосунов и С. Н. Петров Таганрогский радиотехнический институт/им. 8-;Л..Калмыкова (7i) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ Известен преобразователь частоты в напряжение, содержащий триггер, выход которого подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и через дифференцирующую цепь - к первому входу nepeoro генервтора экспоненциального напряжения, компаратор, первый вход которого подключен к выходу первого генератора экспоненциального напряжения, а выход - к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, и аналоговое запоминающее устройство, выход которого соединен. с выходной виной преобразователя. Двмный преабраэователь содержит также элемент задержки, вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепи, а выход - к управляющему входу аналогового запоминающего устройстИзвестен преобразователь"Частотанапряжение", содержащий последовательно соединенные формирователь, генератор прямоугольных импульсов, интегратор и фильтр нижних частот. К выходу интегратора подключен один иэ входов компаратора, к другому входу которого подсоединен источник опврно-. го напряжения, а выход компаратора соединен с другим входом генератера прямоугольных импульсов. Выходом преИ образователя является выход фильтра нижних частот (1 (Однако известное устройство обладает низким быстродействием. Кроме 26 того, выходное напряжение преобразователя пропорционально не частоте, а периоду входного сигнала, что ограничивает область его применения. ва (2) в Изобретение относится к измерителЪ ной технике и предназначено для использования в различных информационно-измерительных системах. Недостатком известного преобразователя является пониженная точность 3 90779 что обусловлено влиянием нестабильности времени задержки. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь час-.. тоты в напряжение, содержащий триггер, выход которого подключен к входу генератора линейно-изменяющегося напряжения и через дифференцирующую цепь - к первому входу nepaoro генеоатора экспоненциального напряжения, компаратор, первый вход которого подключен к выходу первого генерато ра экспоненциального напряжения, а выход - к управляющему входу генера. тора линейно-изменяющегося напряжения, и аналоговое эапоминаацее уст" ройство, выход которого соединен с выходной шиной, введены источник опорного напряжения, второй генера,тор экспоненциального напряжения и модулятор, причем выход источника опорного напряжения подключен к второму входу компаратора, вход второго генератора экспоненциального напряжения соединен с первым входом первого генератора зкспоненциально" го напряжения, а выход " с информационным входом аналогового заломи" нающего устройства, вход модулятора гюдключен к выходу генератора линейно изменяющегося нвщминения, а выход " и второму входу первого генератора экспоиенциельнсио напряжения, при этом выход каиваратора подключен к ущжелвацему входу аналогового запоминающего устройства, а выход триггера подключен к управляющему входу комператора. На фиг. 1 предстввлеив функциональная схема щюдлагвеиого преобразователя частоты в напряжение;„на фиг. 2 - временные диаграммы, йоясняющие его работу. устройство содернаех триггер 1, выход которого. непосредственно соеинен с входом генератора 2 линейно изменяющегося нвп1эяжеиия и с управляоцим входам:коипаратора 3 и через дифференцируецую цепь 4 " с входами первого 5 и второго 6 генераторов экспоненциального напряжения. Выход генератора 2 линейно изменяющегося напряжения соединен с входом модулятора 7, выход которого соединен с вторым входом первого генератора 5 экспоненциального напряжения. Выход последнего соединен с одним входом 7 4 компаратора 3, второй вход которого соединен с выходом источника 8 опорного напряжения, а выход - с управляющими входами генератора 2 линейно изменяющегося напряжения и аналогового запоминающего устройства 9. Выход второго генератора 6 экспоненциального напряжения соединен с входом аналогового запоминающего уст" ройства 9, выход t0 которого является выходом преобразователя. На временных диаграммах представлены входной сигнал (фиг.2а),, сигналы на выходе триггера 1 (фиг.2б), на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения (фиг.2в ), на выходах генераторов 5, 6 экспоненциального напряжения (фиг.2 г и 2 д соответственно)и на выходе преобразователя (Фиг.2е). Преобразователь работает следующим образом. Первый входной импульс (фиг.2а) приводит триггер 1 в единичное состояние (фиг.26) и на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения появляется напряжение (фиг.2 в). Компаратор управляющим уровнем напряжения с выхода триггера переводится в нерабочее состояние. Приход второго импульса вызывает изменение состояния триггера 1, напряжение на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения перестает расти и остается на уровне, пропорциональном периоду входных импульсов U.= 1сТ, (1) где U - напряжение,. запоминающееся на выходе генератора 2 линейно изменяющегося напряжения; - коэффициент пропорциональности Т - период следования импульсов. Компаратор 3 переходит в режим сравнения, так как запрещающий единичный уровень на его управляющем входе отсутствует. На выходе дифференцирующей цепи 4 появляется импульс, запускающий одновременно генераторы 5, 6 экспоненциального напряжения. При этом на выходе первого генератора экспоненциального напряжения возникает экспоненциальноубывающее напряжение (Фиг.3г). 0 „() - 0 1 1, (2) 07797 6 Это напряжение определ.;ется из (4) при t t „ и равно (фиг.2 е): (y > <(ÑUo(!0((Ç)/(,а (Ооо )«/ее = 00 (7), При Оо О (о Ооо 0 ц (о 1 йВ о(1оо е (8> нч K т вен Таким образом, на выходе преобра- . зователя оказывается напряжение, величина которого пропорциональна частоте входных импульсов. С приходом следующего импульса цикл работы преобразователя повторяется. В предложенном изобретении по сравнению с известным достигается исключение элемента временной зазо держки, вследствие чего исключается составляющая погрешности, обусловленная нестабильностью временной задержки. Кроме того, исключается двухкратный запуск генератора экспо2s ненциального напряжения в течении цикла изменения, что также способствует повышению точности. формула изобретения зо зз 4О - С Ь - Вв О ср 1 Ох (6) Выходной импульс компаратора 3 сбрасывает выходное напряжение гене-. ратора 2 линейно изменщощегося напряжения и поступает на управляющий вход 50 аналогового запоминающего устройства 9, на выходе 10 которого оказывается при этом мгновенное значение выход" ного напряжения второго генератора 6 экспоненциального напряжения { фиг.2д кот(орое .запоминается аналоговым запоминающим устройством 9 до- следующего импульса с выхода компаратора 3., 5 9 где 0) =0 (о) — начальное значение напряжения u Ä(t) при t 0 С - постоянная времени формирующей РС"цепи генератора 5 экспоненциального напряжения. Начальное значение 0х выходного напряжения первого генератора 5 экспоненциального напряжения является величиной, прямо пропорциональной периоду входных импульсов u„ (o)=, „КТ, (3) где а - коэффициент пропорциональности, Нодуляция начального значения напряжения 0 (1) осуществляется с помощью модулятора 7. Выходное напряжение второго генератора 6 экспоненциального напряи<ения определяется по формуле (,) 0 -а (4) где U (Д - напеввенне на внхоЭЯ де второго генератора 6 экспоненциального напряжения,", 0o0 (o)=const -начальное значе- . 92, ние напряжения Ов () при t=0, Г- постоянная времени формирующей йС-цепи генератора 6 экспоненциа" ального напряжения . Момент срабатывания компаратора 3 определяется из соотношения "х " ="ои (S) где оп- выходное напряжение источника опорного напряжения. Из (5) получаем Преобразователь частоты в напряжение, содержащий триггер, выход которого подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения и через дифференцирующую цепь - к первому входу первого генератора экспоненциального напряжения, ком .паратор, первый вход которого подключен к выходу nepeoro генератора экспоненциального напряжения, а выход " к управляющему входу генератора линейно изменяющегося напряжения, и аналоговое запоминающее устройство ф выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а а шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены источник опорного иапряжения, второй генератор экспоненциального напряжения и модулятор, причем выход источника опорного напряжения подключен ко второму входу компаратора, вход второ ,го генератора экспоненциального на" пряжения соединен с первым входом пер ваго генератора экспоненциального напряжения, а выход - с информационным входом аналогового запоминающего устройства, вход модулятора подклю907797 чен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, а выходко второму входу первого генератора экспоненциального напряжения, при этом выход компаратора подключен к управляющему входу аналогового запоминающего устройства, а выход триггера " к управляющему входу компаратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССР М, 552693, кл. H 03 K 13/00, 14.04.75. 2. Авторское свидетельство СССР Ю 482884, кл. Н 03 К 9/06 (прототип), 907797 Фиг. 2 Составитель В. Дмитриев Редактор П. Коссей Техред А. Аи Корректор Н. Стец Заказ 616/70 Тираж 954 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
