Генератор переменной частоты Советский патент 1984 года по МПК H03K7/06 

Изобретение относится к импульс ной TexHHke и может быть использов но в преобразователях перемещения в код койпенсационного типа. Известны генераторы переменной частоты, содержащие пороговые элементы, янтегрирунлций элемент, токозадающие элементы, ключи, соединенные с источником входйых сигнал вызсодной триггер Cl . Недостатком известных генератор является отсутствие выходных импульсов по второму каналу при изме нении полярности входного напряжения, что ограничивает область их применения. Наиболее близким техническим ре шением к изобретению является гене ратор переменной частоты, содержащий коммутатор, входы которого сое динены с источником входного напря жения, один пороговый элемент,один источник эталонного напряжения,выход которого подключен к первому входу одного порогового элемента, а вход соединен с выходом порогово го элемента, прямой и инверсный выходы порогового элемента подключены к управляющим входам коммутат ра, первый и второй выходы которог через интегратор подключены к втор му входу порогового элемента, а третий выход коммутатора подключен к третьему входу порогового элемен та 2). Недостатками известного генератора являются отсутствие импульсов по второму каналу при изменении полярности входного напряжения и близкая к линейной зависимость меж ду входным напряжением и выходной частотой импульсов, что ограничивает область применения генератора. Целью изобр етения является расширение области применения генератора переменной частоты. Поставленная цель достигается тем, что в генератор переменной частоты, содержащий коммутатор, входы которого соединены с источником входного напряжения, один пороговый элемент, один источник эталонного напряжения, выход которого подключен к пергвому входу одного порогового элемента, введены другой пороговый элемент, другой источник эталонного напряжения,пер вый и второй дифференцирующие эле4менты, инвертор и элемент 2И-НЕ, выход другого источника эталонного, напряжение, подключен к первому входу другого порогового элемента, выход коммутатора подключен к вторым входам одного и другого пороговых элементов,вькоды которых через первьй и второй дифференцирующие элементы подключены к третьим входам одного и другого пороговых элементов соответственно, выход одного порогового элемента подключен к первому входу элемента 2И-НЕ, выход другого порогового элемента через инвертор подключен к второму входу элемента 2И-НЕ, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора. Кроме того, пороговый элемент содержит два резистора и компаратор первьй и второй входы порогового элемента через первый и второй резисторы соответственно подключены к инвертирующему входу компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с третьим входом порогового элемента. На чертеже представлена структурная схема генератора переменной частоты. Генератор содержит коммутатор 1, входы которого соединены с источником 2 входного напряжения, один пороговьй элемент 3, один источник 4 эталонного напряжения, выход которого подключен к первому входу порогового элемента 3, другой пороговьй элемент 5, другой источник 6 эталонного напряжения,первьй 7 и второй 8 дифференцирующие элементы, инвертор 9 и элемент 2И-НЕ Ю, выход источника 6 эталонного напряжения подключен к первому входу порогового элемента 5, выход коммутатора 1 подключен к вторым входам одного 3 и другого 5 пороговых элементов, выходы которых через первьй 7 и второй 8 дифференцирующие элементы подключены к третьим входам одного 3 и другого 5 пороговых элементов соответственно, выход элемента 3 подключен к первому входу элемента 2И-НЕ 10, выход элемента 5 через инвертор 9 подключен к второму входу элемента 2И-НЕ 10, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 1. Каждый из пороговых элементов 3 и 5 содержит два резистора 11 и 12 I и компаратор 13, первьй и второй входы порогового элемента через первьй 11 и второй 12 резисторы соответственно подключены к инвертирующему входу компаратора 13, неинвертирующий вход которого соединен с третьим входом порогового элемента. Генератор работает следукящм образом. Если напряжение источника 2 рав но нулю или находится в зоне нечувствительности, то на выходе порогового элемента 3 будет логическая единица, а на выходе порогового элемента 5 - логический нуль, поскольку коммутатор 1 подключает на.11ряжение источника 2 к вторым входам элементов 3 и 5 при наличии нулевого уровня на его управляющем входе или нулевой потенциал 1при наличии единичного уровня на управляющем входе коммутатора 1 На первые входы элементов 3 и 5 по тупают от источников А и 6 соответ ственно отрицательное -U и положительное; +U)f, опорные напряжения. На неинвертирующие входы компараторов 13 пороговых элементов 3 и подается нулевое напряжение через резисторы R дифференцирующих элеме тов 7 и 8. Поэтому на выходе порог вого элемента 3 будет логическая единица, обусловленная более; низким потенциалом на инвертирующем входе компаратора, входящего в соста порогового элемента 3, относительно потенциала на неинвертирующем в де. На выходе пороговога элемента будет логический нуль /ввиду того, что потенциал на инвертирующем вхо де компаратора порогового элемента 5 выше потенциала на его неинве тирующем входе. Таким образом, на обоих входах логического элемента 2И-НЕ 10 буду логические единицы за счет инвертирования выходного сигнала порого вого элемента 5 инвертором 9, а на управляющем вход коммутатора 1 логический нуль, который однозначн приводит к тому, что на выход комм татора 1 будет подаваться входное напряжение U. При этом конденсатор С дифференцирукщего элемента 7 будет заряжен, а дифферентщрующего элемента 8 - разряжен. При и, +UQn состояние порогов го элемента 5 не изменится, а на 44 выходе порогового элемента 3 установится логический нуль, который приведет к появлению на управляющем входе коммутатора 1 логической единицы, под действием которой на выход коммутатора 1 поступит нулевое напряжение. С появлением на выходе порогового элемента 3 логического нуля конденсатор С дифференцирующего элемента 7 начнет разряжаться через резистор R., По мере разряда конденсатора С потенциал на резисторе R будет уменьшаться nQ абсолютному значению и по достижении напряжения минус на выходе порогового элемента 3 установится высокий потенциал и начнется заряд конденсатора С. По переходу напряжения из логической единицы в логический нуль на выходе порогового элемента 3 формируется импульс, по ступающий на выход генератора. В этом случае, когда -и „устройство будет работать аналогично за исключением того, что при этом будет срабатьшать пороговьй элемент 5, а выходной импульс сформируется на вьгходе инвертора 9. После одного импульса, сформированного на выходе порогового элемента 3 или 5, начнется формирование последующих импульсов. При этом для случая Цр , заряд конденсатора С дифференцирующего элемента 7 будет продолжаться до тех пор, пока потенциал на резисторе R не уменьшится до значения напряжения на инвертирующем входе компаратора порогового элемента 3, так как при наличии на управляющем входе коммутатора 1 логического нуля обеспечивается поступление на выход компаратора 1 сигнала U. После этого произойдет переключение порогового элемента 3 и установка на его выходе нулевого напряжения, что приведет в свою очередь к разряду конденсатора С через резистор R и появлению логической единицы на управлякщем входе коммутатора 1 и, следовательно, поступлению нулевого напряжения на выход коммутатора.. Напряжение на резисторе R по мере разряда конденсатора будет увеличиваться и по достижении значения минус U/2 на выходе порогового элемента 3 установится вь сокий потенциал. Начнется очередной

заряд конденсатора С, . а на выходе коммутатора 1 будет присутствовать напряжение IL , Таким образом будут формироваться последующие выходные импульсы генератора.

Формирование серии импульсов в генераторе, управляемом напряжением происходит с большой частотой частотой, близкой к граничной для элементов переключения, входящих в коммутатор 11 Так, например, в реальном устройстве, в которое входят ключи 143КТ1, достигается часто та формирования серии импульсов до 800 кГц. Поэтому исключение динамической ошибки при использовании такого генератора в аналого-цифровом преобразователе вступает в противоречие с его динамической устойчивостью. Дпя сохранения всех преимуществ использования генератора

в него введены дифференцирующие элементы 7 и 8, состоящие из конденсатора С и резистора R. . Такая цепочкг( обеспечивает возможность формирования серии импульсов с больщой частотой при больших входных напряжениях рассогласования и малой час-. тотой, доходящей до сотен герц, при напряжении рассогласования, подходящем к зоне нечувствительноети.

Таким образом, предлагаемый генератор переменной частоты формирует импульсы по цвум каналам в зависимости от знака входного напряжения по нелинейному закону, причем частота выходных импульсов возрастает быстрее при увеличении входного напряжения по абсолютной величине. Это расширяет область применения генератора.

1. ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий коммутатор, входы которого соединены с источником входного напряжения, один пороговый элемент, один источник эталонного напряжения, выход которого подвслючен к первому входу одного порогового элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения генератора, в него введены другой пороговьй элемент, другой источник эталонного напряжения, первьй и второй дифференцирующие элементы, инвертор и элемент 2И-НЕ, выход другого источника эталонного напряжения подключен к первому входу другого порогового элемента, выход коммутатора подключен к вторым входам одного и другого пороговых элементов, выходы которых через первый и второй дифференцирующие элементы подключены к третьим входам одного и другого пороговых элементов соответственно, выход одного порогового элемента подключен к первому входу элемента 2И-НЕ, выход другого порогового элемента через инвертор подключен к второму входу элемента 2И-НЕ, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора. (О 2. Генератор по п.1, о т л ичающийся тем, что пороговый элемент содержит два резистора и компаратор, первьй И второй входы элемента через первьй и второй резисторы соответственно подключены к инвертирующему входу компарак тора, неинвертирующий йход котороо го соединен с третьим входом поро4 гового элемента. 00 4