Преобразователь ток-частота Советский патент 1985 года по МПК H03M1/00 

1Изобретение относится к электроизмерительной и преобразовательной технике. 1слъ изобретения - расширемие диа: азоча преобразуемые токов, ;:;ост гаемое за счет увеличения крутР13НЬ гфеобразованияJ и повышение чувствительности преобразования в Ьб.г:ас7ЯХ i iajioix значений преобразуегчы: ; то ков, На фяг. 1 изображена структурная схема преобразователяJ на фиг, 2 временные диаграммы его работь. Преобразователь ток-частота с:одержит интегратор 1, первьм ключ Г второй ключ 3j генератор 4 тока. компаратор 5, источник 6 опорного н пряжения, .1К-триггер 7, D-триггер 8 генератор 9 опорном частоты счетчик 10, цифроаналоговый преобразова тель 11s конденсатор 12, элемент задерхски, синхронный детектор И фильтр 15 нижних частот. На временнь Х диаграммах (фиг, показаны: а - входной ток Ig. ; б напряжение на выходе интегратора в - напряжение на инверсном выходе JK триггера - напряж ние и , на выходе переноса счетчика 10- д - напряжение Uj. на выходе ):.1,1-;ф роаналогового преобразователя 11 ; - порции тока 1 (заряда) 5 генерир емые при подаче перепадов напряжени на конденсаторе 12 ж - порции тока I ,,(заряды) 5 генерируемые генераторо образцовых зарядов; з импульсы на пряжения Up, подаваемые с выхода элемента-13 задержки на управляющий вход синхронного детектора 14; и ток In на выходе синхронного детек;и;4; к - напряжение Оф на выход тора фильтра 15 нижних частот, Вход интегратора 1 соединен с выходом первого ключа 2 и является входом устройства, выход второго кл ча 3 соединен с общей а .нюй.. KiJM iyтируемые входы ключей 2 и 3 соедл1-:е между собой и с выходом генератора тока, второй вывод которого с обией шиной. Выход интегратора 1 соединен с первым входом компаратор 5, второй вход которого соеди}и:Н с источником 6 напряжения, а ;: . сол ко паратора 5 соединен с J -входом j i{триггера 7, С--вход которого с.оедияе с С-входом D-Tpvrrrepa 8 и зь ходо1М генератора 9, инверсный выход } К, триггера 7 является выходом преоб3разователя ток-частота и соединен со счетным входом счетчика 10, потенциальные «ыходы которого соединены с ;,1ходамя цифроаналогового преобразоаате„1Я 1 1 , выход которого соединен через конденсатор 12 с входом устройства, выход переноса счетчика 10 соединен с входом элемента 13 задерхски, выход которого соединен с управляющим входом синхронного детектора 14, вход которого,соединен с выходом интегратора 1, а выход синхронного детектора 14 соединен с входом фильтра 15 нижних частот, выход фильтра 15 соединен с входом образцового напряжения цифроаналогового преобразователя 11. Преобразователь ток-частота работает следующим образом. Входной ток Ip. (фиг. 2 а) заряжа,ет конденсатор интегратора 1. Пс достижении напряжением (фиг. 2 б) порогового значения, определяемого источником 6, на выходе компаратора 5 появляется напряжение, открывающее J-вход JК-триггера 7. На инверсном выходе этого триггера 7 появляется в) импульс (момент t также tj-tg и т.д.). Эти импульсы поступают на счетчик 10 и изменяют его состояние, причем один из них (фиг. 2 г) - момент t, - вызывает переполнеиние счетчика. При каждом измене(ши состояния счетчика 10 происходит изменение напряжения U, (фиг. 2) на выходе цифроаналоговоIo преобразователя 1 1 на величину Диц. Через конденсатор 12 емкостью С на -зход интегратора 1 поступает (фиг. 2 е) порция тока (заряд q & иц. С) . Таким образом, происходит уравновешина ие входного тока I заряда:-1И q . Один из импульсов (фиг. 2 в), вызыва.ющий переполнение счетчика 10 (момент t: ) , появляе- -ся на выходе счетчика 10 и поступает на D-вход D-триггера 8, который Нормирует управля10:1|не импульсы для ключей 2 и 3 генератора образцовых зарядов. Этот заряд (фиг. 2 ж) формируется сразу же по окончанию импульса (фиг. 2 г) одновременно с импульсом тока (зарядом) ЧцС, который генерируется при сбросе счетчика. Величина этого за. о ряда и..С Z Qf. Заряды ОцС и О сравниваются. Если эти заряды не равны, например Q - ицС, то и напряжение на выходе интегратора 1 не равно . Это напряжение сразу же по окончанию импульсов (фиг. 2 е, ж) регистрируется при помощи синхронного детектора 14, для чего на управляющий вход его подается открывающий импульс (фиг. 2 д) с выхода элемента 13. Поэтому на выходе детектора 14 появляется импульс тока Ifc (фкг. 2 и), который устанавливается, инвертируется и сглаживаВход

фиё.1 034 ется (Ъильтром 1.5 нижних частот. Полученное напряжение (Лиг. 2 к) подается на вход образцового напряжег ия цифроаналогового преобразователя 11. Напряжение Иц оп на цифровых входах блока 11, поэтому амплитуда Uij увеличивается, а заряды Uj. С и О становятся равными по амплитуде .г Аналогично производится подстройка величины Uп (а -.) с ней и компенсирующего заряда q Цц-С. и при Q вь/хоЗ

.

/ ,. /

/

lf

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОК-ЧАСТОТА, содержащий интегратор, два клю-. ча и генератор тока, выход которого соединен с сигнальными входами ключей, вход интегратора соединен с выходом первого ключа и является входом устройства, выход второго ключа соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразуемых токов, в него введены компаратор, источник опорного напряжения, 1К-трИ1- гер, D-триггер, генератор опорной частоты, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, конденсатор, элемент задержки, синхронный детектор и фильтр нижних частот, выход интегратора соединен с первым входом скомпаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход соединен с1-входом IKтриггера, С-вход которого соединен 1C С-входом D-триггера и выходом генератора опорной частоты, выход IKтриггера соединен со счетным входом счетчика и является выходом устройства, потенциальные выходы счетчика соединены с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого через конденсатор соединен с входом устройства, выход переноса счетчика соединен с D-входом D-триггера и входом элемента задержки, инверс(Л ный и прямой выходы D-триггера с динены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, выход элемента задержки соединен с управляющим входом синхронного детектора, сигнальньпЧ вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с 00 входом образцового напряжения цифроаналогового преобразователя. ел О5

::zL

..„,,,™..

ж

д,

- -. ,..™. -& раыД ,

fe 2