Преобразователь напряжения в частоту Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к измерительной технику и может быть исполь зовано в системах контроля и автоматики в.качестве измерительного пр образователя напряжения в частоту. Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий пассивную интегрирующую RC-цепь, компаратор на операционном усилителе и диодный разрядный ключ tl3 Недостатком этого преобразовате ля является низкая точность в широком диапазоне частот, обусловленная невысокой точностью пассивного RC-интёгратора и фиксированным временем разряда конденсатора интегратора. Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий ключевое устройство, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с входом интегратора, и компаратор, выход КОТОРОГО подключен к управляю щему входу ключевого устройства t 2 3 Его недостатком является низкая точность в широком диапазоне частот вызванная нелинейной зависш.юстью частоты выходного сигнала от входного напряжения при высокой частоте . Эта нелинейность обусловлена конечными временными задержками компаратора и ключевого устройства. Цель изобретения - повышение точности преобразователя напряжения в частоту в широком диапазоне частот. Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь напряжения в частоту, содержащий ключевое устройство, вход которого соединен с входной шиной, а выход с входом интегратора, и компаратор, выход которого подключен к управляющему входу ключевого устройства, введены управляемый делитель напряжения, блок сравнения и пиковый детектор, вход которого подключен к выходу интегратора и входу управляемого делителя напряжения, выход к входу блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, при этом выход управляемого делителя напряжения соединен с входом компаратора . На чертеже представлена функциональная электрическая схема преобразователя. Преобразователь содержит последовательно соединенные входную шину 1,

ключевое устройство 2, интегратор 3,-управляемый делитель 4 напряжения , компаратор 5, выход которого подключен к управляющему входу ключеворо устройства 2, а выход интегр тора 3 через последовательно соединенные пиковый детектор б и блок 7 сравнения подключён к второму входу управляемого делителя 4 напряжения,

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразуемое напряжение с шины 1 через ключевое устройство 2 поступает на интегратор 3. Линейноизменяющееся напряжение с выхода интегратора 3 через управляемый делитель 4 поступает на компаратор 5. Как только уровень линейно изменяющегося напряжения на входе компаратора 5 достигает уставки компаратора 5, последний срабатывает и переключением ключевого устройства 2 меняет направление интегрирования. Моменты времени, в которые происходит изменение знака скорости нарастания выходного напряжения интегратора 3, определяется уставкой компаратора 5 и коэффициентом передачи управляемого делителя 4. Коэффициент передачи управляемого делителя 4 задается блоком 7 сравнения в зависимости от разбаланса между ставкой блока 7 сравнения и величиной треугольного напряжения , .выпрямленного пиковым детектором б . .

в области низких частот, когда время задержки компаратора 5 и клю, чевого устройства 2, пренебрежимо мало по сравнению с периодом выходной частоты преобразователя, напряже.ше на выходе интегратора 3, выпрямленное пиковым детектоором б, равно уставке блока 7 и рассогласование на его выходе отсутствует, а коэффициент передачи управляемого делителя 4 минимален и равен номинальному.

В области высоких частот, когда время задержки компаратора 5 и -ключевого устройства 2 сравнимо, с периодом выходной частоты преобразователя, амплитуда линейно изменяющегося напряжения на выходе интегратора 3 стремится возрасти, так как реальная смена знака скорости нарастания напряжения интегратора происходит позже ожидаемой из-за влияния задержек компаратора 5 и ключевого устройства 2. При этом между напряжением с пикового детектора 6 и уставкой блока 7 сравнения появляется рассогласование, которое изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 4 таким образом, что амплитуда напряжения на его выходе увеличивается, вызывая более раннее срабатывание компаратора 5. Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора 3 не станет равным уставке блока 7.

Таким образом, стабилизация напряжения на выходе интегратора 3 в области высоких частот устраняет влияние конечных временных задержек компаратора 5 и ключевого устройства 2. Это в свою очередь расширяет частотный диапазон работы устройства и устраняет нелинейность его характеристики, что приводит к повышению точности устройства.

Следовательно, применение в преобразователе напряжения в частоту пикового детектора, выпрямителя и управляемого делителя выгодно отличает предлагаемый преобразователь от известного, так как позволяет повысить

точность преобразователя напряжения : в частоту в широком диапазоне частот .

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий ключевое устройство, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с входом интегратора, и компаратор, выход которого подключен к управляющему входу ключевого устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя в широком диапазоне частот, в него введены управляемый делитель напряжения, блок сравнения и пиковый Детектор, вход которого подключен к выходу интегратора и входу управляемого делителя напряжения, выход - к входу блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, при этом управляемого делителя напряжения соединен с входом компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Гутников B.C. Применение операционных усилителей в измерительной технике. Л., Энергия, 1975, с. 105, рис. 48а.

2. Приборы и техника эксперимента, 1979, 1, с. 143-145 (прототип) .