Преобразователь напряжения в частоту

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и>961138

Союз Советсиин

Социалистичесиин

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09. 02.81 (2! ) 3247783/18-21 с присоединением заявки И(23) Приоритет (51)M. Кл.

Н 03 К 13/20

1Ъаудерстеенный каинтет

СССР но делам нзебретеннй н еткрытнй (5Ç) УДК681,325 (088.8) Опублнковано23.09.82.. Бюллетень №35

Дата опубликования описания 23.09 82 (72) Авторы изобретения

Х. И. Гигов(НРБ>и В. С. Гутников

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им, М. И. Калинина (71 ) Зая в и тел ь (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может найти применение при построении цифровых вольтметров действующего значения.

Известен преобразователь действующего значения напряжения в частоту, содержащий физический квадрат тор (1).

Недостатком данного преобразователя является низкая точность.

Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий первый и второй интеграторы, основные входы которых подключены к входной шине преобразователя, а выходы - соответственно к входу нуль-органа и первому входу компаратора, триггер, входы которого подключены к выходам нуль"органа и компаратора, а выход соединен с входом запуска второго

;,.интегратора и с управляющим входом ключа, включенного между дополнительным входом первого интегратора и источником.опорного напряжения(21.

Однако применение этого преобразователя для построения цифрового вольтметра действующего значения

5 существенно усложняет прибор ввиду необходимости реализации операции извлечения квадратного корня из среднего. значения выходной частоты пре-. образователя, так как недостатком является квадратичная функция преобразования.

Целью изобретения является линеаризация выходной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь напряжения в частоту, содержащий первый и второй интеграторы, основные входы которых подключены к о входной шине преобразователя, а выходы — соответственно к входу. нульоргана и первому входу компаратора, триггер, входы которого подключены к выходам нуль-органа и компаратора, 4ц где — постоянная времени первого интегратора 2;

Т - время, в течение .которого триггер 5 находится в состоянии "0".

3 961 а выход соединен с входом запуска второго интегратора и с управляющим входом ключа, включенного между дополнительным входом первого интегратора и источником опорного напряжения, введены последовательно соединенние формирователь импульсов стабильной площади и усредняющий фильтр, причем вход формирователя импульсов стабильной площади соединен с выходом триггера, а выход усредняющего фильтра соединен с вторым входом компаратора.

На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема преобразователя.

Устройство содержит входную шину,1 ;к которой подключены основные входы первого 2 и второго 3 интеграторов, Выход второго интегратора 3 соединен с входом нуль-органа 4, вы- ход которого присоединен к первому входу триггера 5, а выход последнего соединен с входом запуска интегратора 3, с управляющим входом ключа 6 и с выходной шиной 7 устройства. Ключ 6 соединяет источник 8 опорного напряжения с вторым входом первого интегратора 2, а выход второго интегратора 3 соединен с первым входом компаратора 9, к второму входу которого присоединен выход усредняющего фильтра 1О, вход которого соединен с выходом формирователя 11 импульсов стабильной площади, причем

° вход формирователя 11 импульсов стабильной площади соединен с выходом устройства, а вход компаратора 9 соединен с вторым входом триггера 5, Работу устройства поясняют временные диаграммы, представленные на фиг.2, где 0 „- входное напряжение;

U — выходное йапряжение первого интегратора 2; U4 — выходное напряжение нуль-органа 4, Ug- выходное напряжение триггера 5; U o- выходное напряжение усредняющего фильтра l0;, Ug — выходное напряжение компаратора 9, U<- выходное напряжение аналогового ключа б, U - выходное напряжение источника 8 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Под воздействием входного напряжения ОВхнапряжение U на выходе первого интегратора 2 (фиг.1 и 2) убывает. При переходе этого напряжения через нулевой уровень срабатывает нуль138 орган 4 и своим выходным импульсом

U4 устанавливает триггер 5 в состояние "1", причем одновременно с этим запускается второй интегратор 3 и за-. мыкается аналоговый ключ 6. Поступающее через аналоговый ключ б на,второй вход первого интегратора 2 напряжение .0в с выхода источника 8 опорного напряжения вызывает изменение его

1о выходного напряжения 0 в сторону нарастания.

При сравнении значений выходного нарастающего напряжения U3 второго интегратора 3 с выходным напряжеts нием U усредняющего фильтра 10, компаратор 9 формирует импульс U 9, устанавливаюций триггер 5 в состоя.ние "0". В результате аналоговый ключ

6 размыкается, а второй интегратор 3 щ возвращается в исходное состояние.

Врейя Т.1., в течег;ие которого на вход первого интегратора 2 поступает опорное напряжение 0, определяется выражением

23

Т

"x где - постоянная времени второго

3 интегратора 3.

Дальше снова происходит убывание выходного напряжения U< первого ин тегратора 2 до очередного срабатывания нуль-органа 4 и т.д.

В установившемся режиме работа

3S первого интегратора 2 описывается уравнением

" ("О "Х) Тт "Х

1 О

"2.

Решая совместно выражения (1 ) и (2 ) получаем выражение для выходной частоты преобразователя

1 х

ЬЫХ Т1 Т1 00.13 0„0

Напряжение 0.1ос выхода усредняющего фильтра 10, являющееся средним напряжением последовательности импульсов с постоянной вольтсекундной площадью, равной S<, пропорционально среднему значению 1ВЬ,„ выходной частоты устройства.

5 961138 d муле

Напряжение 01оопределяется по фор-: Использование предлагаемого мого уст1ройства в цифровых вольтметрах дей(. ) (4) ствующего значения устраняет необхоПодставив Ьурав„еноя (3ь)"„(3 ), димость дополнительной линеаризалучим следующее выражение для выход ции (извлечения квадратного корня из ной частоты устройства среднего значения частоты ). ()к

Х

Х = (5), 8ЫХ формула изобретения

0 5 О .8ЫХ

Среднее значение выходной часто- Преобразователь напряжения в часты за некоторое время Т определяет- тоту, содержащий первый и вто ой ся выражением р и.

Т интеграторы, основные входы которых

1 подключены к входной шине преобра-.

1% зователя, а выходы - соответственно

sblx . Т 8 х к входу нуль-органа и первому входу

0 компаратора, триггер, входы которо"

Подставив уравнения (g ) и (6 ) и го подключены к выходам нуль-органа решив уравнение (б ) относительно,: и компаратора, а выход соединен с. зцхполучим окончательное выражение 20 входом запуска второго интегратора для средней выходной частоты преоб- и управляющим входом ключа, вклюразователя

= @Up,(Ч)

25 гдеК = постоянный размерный коэффициент;

ЗЕ

-действующее знаК чение напряжения

1)х U5Õ

Таким образом, в отличие от известного преобразователя среднее зна«Р

) 35 чение выходной частоты пропорционально действующему значению преобразуемого напряжения, а не квадрату действующего значения, как это имеет место в аналогичных известных устрой ствах.

40 ченного между дополнительным входом первого интегратора и источником опорного напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью линеаризации выходной характеристики, в него введены последовательно сое" диненные формирователь импульсов стабильной площади и усредняющий фильтр, причем вход формирователя импульсов стабильной площади соединен с выходом триггера, а выход усредняющего фильтра соединен с вторым входом компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 310380, кл. Н 03 К 13/20, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР N 235847, кл. Н 03 K 13/20, 1967 ,(прототип) .

961138

Составитель В. Дмитриев

Техред M. Надь Корректор-В. Бутяга

Редактор Н. Джуган

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7317/75 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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