ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК H03K5/156 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования частотно-импульсного сигнала в аналоговый сигнал.

Известен одновибратор (см А.С. 1444930 от 22.04.82, МКИ Н 03 К 5/156, опубликовано в БИ 46 от 15.12.88), содержащий: три входные шины, D-триггер, выходную шину, резистор, конденсатор и инвертор, вход которого соединен с входной шиной и С-входом D-триггера, а выход - с R-входом D-триггера, через конденсатор - с общей шиной и через резистор - с выходной шиной и выходом D-триггера, D-вход которого соединен с входной шиной, а S-вход - с входной шиной. Указанное устройство является наиболее близким по технической сущности и взято в качестве прототипа.

Недостатком устройства являются низкое значение произведения амплитуды импульса на его длительность (вольт-секундная площадь), а также униполярная форма выходного сигнала и, как следствие, низкая точность преобразования при выделении модулирующего сигнала.

Решаемой технической задачей является исключение постоянной составляющей сигнала, обусловленной несущей частотой, и повышение точности преобразования при выделении модулирующего сигнала.

Задача решается следующим образом. Частотно-импульсный преобразователь содержит одновибратор, вход которого является входом устройства, новым является то, что дополнительно введена RC-цепь, при этом один вывод резистора соединен с одновибраторном непосредственно и через конденсатор, дополнительно введен формирователь импульсов, включающий дифференциальный усилитель, первый информационный вход которого соединен через резистор с инверсным выходом одновибратора и через параллельно соединенные резистор и конденсатор с выходом дифференциального усилителя, который является выходом устройства, второй информационный вход дифференциального усилителя соединен через резисторы с прямым выходом одновибратора и шиной заземления, третий и четвертый входы дифференциального усилителя соединены с разнополярными источниками напряжения питания.

Введение в устройство RC-цепи необходимо для формирования требуемой длительности импульса. Введение формирователя импульсов и выполнение его на основе дифференциального усилителя с подключением к одновибратору необходимо для формирования биполярных импульсов с регулируемой амплитудой для достижения максимально возможного значения вольт-секундной площади импульсов и, как следствие, снижения погрешности обратного преобразования при выделении модулирующего сигнала.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема заявляемого устройства.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы формирования вольт-секундной площади.

Устройство содержит одновибратор 1, вход которого является входом устройства, RC-цепь, состоящую из резистора 2 и конденсатора 3, при этом один вывод резистора 2 соединен с источником питания, а другой вывод резистора 2 соединен с одновибраторном непосредственно и через конденсатор 3, формирователь импульсов 4, включающий дифференциальный усилитель 7, первый информационный вход которого соединен через резистор 10 с инверсным выходом одновибратора 1 и через параллельно соединенные резистор 6 и конденсатор 5 с выходом дифференциального усилителя 7, который является выходом устройства, второй информационный вход дифференциального усилителя 7 соединен через резисторы 11 и 12 с прямым выходом одновибратора и шиной заземления, третий и четвертый входы дифференциального усилителя 7 соединены соответственно с разнополярными источниками напряжения питания 8 и 9.

Заявляемое устройство позволяет повысить точность преобразования при выделении модулирующего сигнала.

Устройство работает следующим образом. На вход одновибратора 1 поступает частотно-импульсная модулированная последовательность. Одновибратор 1 и времязадающая RC-цепь, состоящая из резистора 2 и конденсатора 3, срабатывает по переднему фронту каждого входного импульса, а на выходе генерирует импульсы постоянной длительности и амплитуды (графики А и Б фиг.2). Длительность выходных импульсов определяется времязадающей RC-цепью (резистор 2 и конденсатор 3) и не должна превышать половины периода несущей частоты. Оба выхода одновибратора 1 (инверсный и прямой) соединены с формирователем импульсов 4, что при подборе номиналов резисторов 6, 10, 11 и 12 позволяет формирователю импульсов 4 сформировать на выходе равные по вольт-секундной площади разнополярные импульсы, что приводит к автоматической компенсации постоянной составляющей сигнала, обусловленной несущей частотой, при выделении модулирующего сигнала. Для снижения погрешности последующего преобразования частотно-импульсного сигнала в аналоговый сигнал коэффициент усиления дифференциального усилителя 7 устанавливают больше единицы, но не более значения, при котором амплитуда импульсов на выходе дифференциального усилителя 7 больше амплитуды напряжения источников разнополярного напряжения питания 8 и 9. Конденсатор 5 уменьшает выбросы на выходе дифференциального усилителя 7 (график В фиг.2)
Заявляемое устройство реализовано на следующей элементной базе:
Конденсаторы типа К 10-17-а-П33
Микросхемы серии К155АГ3 и КР544УД2А
Резисторы типа С2-29.

Макет заявляемого устройства изготовлен в составе "Фильтра низких частот". Были использованы следующие элементы:
одновибратор 1 выполнен на базе микросхемы 155 АГ3
конденсаторы 3 и 5 типа К10-17-а-П33 330 пФ±5%
резисторы 2, 6, 10, 11, 12 типа С2-29-0,125 Вт-10 кОм±0,1%-А
дифференциальный усилитель 7 на базе микросхемы КР544УД2А.

Погрешность обратного преобразования составляет не более 0,3%.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для преобразования частотно-импульсного сигнала в аналоговый сигнал. Техническим результатом является повышение точности. Преобразователь содержит одновибратор, RC-цепь и формирователь импульсов. 2 ил.

Частотно-импульсный преобразователь, содержащий одновибратор, вход которого является входом устройства, отличающийся тем, что дополнительно введена RC-цепь, при этом один вывод резистора соединен с источником питания, а другой вывод резистора соединен с одновибратором непосредственно и через конденсатор, дополнительно введен формирователь импульсов, включающий дифференциальный усилитель, первый информационный вход которого соединен через резистор с инверсным выходом одновибратора и через параллельно соединенные резистор и конденсатор - с выходом дифференциального усилителя, который является выходом устройства, второй информационный вход дифференциального усилителя соединен через резисторы с прямым выходом одновибратора и шиной заземления, третий и четвертый входы дифференциального усилителя соединены с разнополярными источниками напряжения питания.