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

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в устройствах обработ ки и преобразования информации. Известен преобразователь напряжения в частоту импульсов с использованием управляемого входным напряжением генератора тока, обеспечи вающего линейный заряд интегрирукхце конденсатора до порогового значения и порогового элемента, управляющего ключом, через который происходит разряд интегрирукяцего конденсатора Щ . Недостаток известных устройств нелинейность статической характерис тики, что объясняется конечным временем разряда интегрирующей емкости. Известен преобразователь напряже ния в частоту, содержащий интегратор, выполненный на операционном усилителе, интегрирукадий вход которого соединен с выходом через кон денсатор и с входной шиной преобразователя через резистор, ключ, соединенный параллельно с конДЭнсатором, компаратор, первый вход которого подключен к выходу интегратора, делитель напряжения, выход . которого подключен к второму входу компаратора, а выход - к управляющему входу ключа 2 . Использование в преобразователе делителя напряжения, выход которого подключен к входу компаратора, позволяет обеспечить линейную статическую характеристику устройства. Однако введение в известный преобразователь делителя напряжения снижает помехозащищенность преобразова ля. Это объясняется наличием непосредственной резистивной связи входа порогового элемента с источником преобразуемого сигнала. Высокочастотные помехи, присутствующие во входном сигнале, отфильтровьшаются интегратором, но проходят на вход порогового элемента через резистивный делитель и могут вызвать его ложное срабатывание. Цель изобретения - повышение помехозащищенности преобразователя. . Поставленная цель достигается те что в преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор, выполненный на операционном усилителе, интегрирующий вход которого соединен с выходом через конденсато и с входной шиной преЬбразователя через резистор, ключ, соединенный параллельно с конденсатором, компаратор, первый вход которого подключен к выходу интегратора, делитель напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора., формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу компаратора, а выход - к управляющему входу ключа,введено устройство выборкихранения, вход которого соединен с входной шиной, выход - с входом делителя напряжения, а управляющий вход - с выходом формирователя им пульсов. На чертеже представлена функциональная электрическая схема преобразователя. Источник 1 входного сигнала подключен к входу интегратора 2, выполненного на операционном усилителе 3, инвертирующий вход которого соединен с выходом через конденсатор 4 и с входом через резистор 5. К выходу интегратора 2 подключен первый вход компаратора б, выход которого соединен с входом формирователя- 7 импульсов. Параллельно конденсатору 4 подключен ключ 8. К входной шине подключен вход устройства 9 выборки-хранения, выход которого подключен к входу делителя 10 напряжения. Выход делителя 10 соединен с вторым входом компаратора 6. Выход формирователя 7 соединен с управлякицими входами ключа 8 и устройства 9 выборки-хранения. Преобразователь работает следующим образом. При действии на выходе источника 1 входного сигнала напряжения Uj происходит изменение выходного напряжения интегратора 2 в соответствии с выражением UllibR l где R и С - сопротивление и емкость соответственно резис.тора 5 и конденсатора 4. В частотно-импульсных преобразователях частота следования выходных импульсов обычно на порядок превышает максимальную частоту спектра преобразуемого сигнала, поэтому в течение одного периода можно принять и.const, В том случае u,li) p.u,.t. На входах компаратора 6 действуют два напряжения - с выхода интегратора 2U2(t) и через делитель 10 с выхода устройства 9 выборки-хранения, которое пропорционально мгновенному значению входного сигнала в оредшествугаций момент сброса интегратора. Так как U (t)S const, то можно считать U4 0, Ug o(.Ui. При достижении выходным напряжением интегратора 2 значения и ц ОС U( происходит переключение компаратора 6, сброс интегратора 2 и

запоминание мгновенного значения преобразуемого сигнала в устройстве выбррки-хранения.

Мсмлент пе{ еключеиия порогового элемента определяется из соотношения

HiH-u ..{j -RT

где t - время заряда, откуда следует: ,

, .UnRC

-otRC,

Ч ОТ

Период и частота выходных импулсов равны соответственно:

,

т и„кс/и,

где tp - время разряда.

Значение tp равно длительности выходного импульса формирователя 7 импульсов сброса и постоянно. При выборе

oO ip/RC

частота следования импульсов прямо пропорциональна входному напряжению, т.е.

i U,/UnRC.

Влияние импульсных помех на работу преобразователя проявляется следующим образом. Предположим, что сигнал помехи возник во время заряда конденсатора 4. Интегратор 2 отфильтрует помеху и напряжение Uj существенно не изменится, напряжение с выхода делителя напряжения 10 также сохранит .свое прежнее значение, так как устройство 9 вы10 борки-хранения запоминает и хранит преобразуемый сигнал в мсмент времени разряда конденсатора. Таким (Образом, сигнал помехи, возникший во время заряда конденсатора не ока5 зывает влияния на работу преобразователя. Если помеха возникла во время разряда конденсатора tp, то под ее воздействием может исказиться выходной сигнал U устройства 9 вы0 борки-хранения и, соответственно, изменится период выходных импульсов преобразователя. Однако в устройствах с высокой линейностью статической характеристики время заряда t

25 значительно больше времени разряда, откуда следует, что вероятность появления помехи во время разряда во много раз меньше, чем во время t-. Это условие означает, что вероятность искажения информации в

0 преобразователе существенно меньше, чем в известном устройстве.

Таким образом, благодаря предлагаемым отличия повышается помехозащищенность преобразователя.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ, содержащий интегратор, выполненный на операционном усили I JI1 . л| j I теле, инвертирующий вход которого соединен с выходом через конденсатор и с входной шиной преобразователя через резистор, ключ, соединенный параллельно с конденсатором, компаратор, первый вход которого подключен к выходу интегратора, делитель напряжения, выход которого подключен к второму входу компаратора, формирователь импульсов, вход которого подключен к выходу компаратора, а выход - к управляющему входу ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введено устройство выборки-хранения, вход которого соединен с входной шиной, выход - с ВХОдом делителя напряжения, а управля(О вший вход - с выходом формирователя импульсов. 1С со о оо