Преобразователь частоты в напряжение Советский патент 1985 года по МПК H03M1/66 

Изобретение относится к измеритШГной технике и может быть использован для преобразования выходных сигналов частотных датчиков неэлектрических величин в измерительных частотных пр образователях, в системах автоматического регулирования.

Целью изобретения является повышение точности преобразования за счет компенсации постоянной составляющей выходного сигнала.

На фиг.1 представлена структурна схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - временные диаграммы.

Преобразователь частоты в напряжение содержит генератор 1 образцовой частоты, сдвиговый регистр 2, пе вый 3 и второй 4 инверторыJпервый, второй и третий элементы ИЛИ-НЕ 5-7, третий инвертор 8, первый 9 и второй Ю интенграторы, выходы которых являются соответственно первым 11 и вторым 12 выходами устройства.

Преобразователь частоты в напряжение работает следующим образом.

С выхода генератора t образцовой частоты на тактовый вход сдвигового регистра 2 поступает импульсная последовательность с частотой р (фиг.2а). Со входа устройства на информационный вход сдвигового регистра 2 поступает последовательность импульсов преобразуемой частоты i (фиг.26). На выходе первого разряда сдвигового регистра 2 получается первая последовательность импульсов преобразуемой частоты- f , синхронизированная с импульсами генератора 1 образцовой частоты, которая подается на вход первого инвертора 3 и первый вход второго элемента ИЛИНЕ 6 (фиг.2в). С выхода первого инвертора 3 инвертированная последовательность поступает на первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ 5 (фиг,2д). С выхода последнего разряда сдвигового регистра 2 вторая последовательность импульсов преобразуемой частоты f , сдвинутая относительно первой на время, кратное периоду колебаний генератора 1 образцовой частоты, подается на вход второго инвертора .4 и первый вход певого элемента ИЛИ-НЕ 5 (фиг.2г), на выходе которого из этих двух последовательностей синхронизированных входных импульсов формируется

первая последовательность импульсов постоянной длительности i(j , кратной периоду колебаний генератора 1 образцовой частоты, следующих с преобразуемой частотой i (фиг.2е). Длительность сформированных импульсов определяется выражением

ч (К-ОТо , .

где К - разрядность сдвигового регистра 2;

TQ - период колебаний генератора 1 образцовой частоты. Эта последовательность поступает на первый вход третьего элемента ИПИ-НЕ 7. С выхода второго инвертора 4 инвертированная вторая последовательность синхронизированных импульсов преобразуемой частоты подается на второй вход второго элемента ШШ-НЕ 6 (фиг.2ж), на первый вход которого поступает неинвертированная первая последовательность синхронизированных входных импульсов Из этих двух импульсных последователностей на выходе второго элемента ИЛИ-НЕ 6 формируется вторая последовательность импульсов постоянной длительности iu(K-1)TQ , следующих с преобразуемой частотой 1у-(фиг.2з) Эта последовательность импульсов постоянной длительности t(j , сдвинутая относительно аналогичной первой на , равное половине периода следования Tj( входных импульсов, подается на второй вход третьего элемента ИЛИ-НЕ 7, на выходе которого из этих двух последовательностей получаются импульсы длительности i

.- - (К.-1)Тд , следующие с удвоенной преобразуемой частотой 2, которые подаются на вход третьего инвертора 8 и вход первого интегратора 9 (фиг.2и). С выхода третьего инвертора 8 снимается, последовательность импульсов постоянной длительности iy ( К 1)0 J следующих с удвоенной преобразуемой частотой 2i , и подается на вход второго интегратора 10 (фиг.2к). На выходе первого интегратора 9 получается напряжение, среднее значение которого определяется, выражением

U, KU,l-2(,.

Это напряжение подается на первый выход 11 устройства (фиг.2л). На выходе второго интегратора 10 получается..напряжение среднее значение которого определяется из ВЕ 1ражения

(K-OT,.

Напряжение Ug пос тупает на второй выход 12 преобразователя (фиг.2м). Выходное напряжение преобразователя, равное разности напряжений О, и U, снимается с выходов 11 и 12 (фиг.2н) Это напряжение равно

, + su,

где и; K UoJl-4( -постоянная составляющая выходного напряжения преобразователя;

SUx--4KU K-i)(MfxuTo U,D-4(K-l) )Toi)( приращение выходного напряжения преобразователя в наиболее общем случае, обусловленное изменением всех величин; Тдд - номинальное значение периода колебаний генератора образцовой частоты;

Kg- номинальное значение коэффициента передачи интегратора;

Uj - постоянная составляющая напряжения питания интегратора} i - несущая,частота преобразуемого входного частотно-модулированного ХЧМ) сигнала;

uiy - девиация преобразуемой часX

тоты;

ДК,и,.,ьТ - отклонения величин К , (JjjjTp соответственно от номинальных значений.

Если подобрать разрядность К сдвигового регистра 2 и значение периода Т колебаний генератора 1 образцовой частоты таким образом, чтобы выполнялось условие

4(К-ОТ Г,

О

то постоянная составляющая U в выходном напряжении преобразователя обратится в нуль и выходное напряжение преобразователя определяется только величиной девиации преобразуемой частоты, т.е.

Ux-8Ux -4 UotK-i)Tobi,-4KUo(K-tUxobo,

что позволяет выделять очень малые девиации преобразуемой частоты и получать высокую точность преобразования входного сигнала.

ШЛШШШ1ПЛЛЛШШЛЛ1ШШШЛШ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В НАПРЯЖЕНИЕ, содержащий первый интегратор и генератор образцовой частоты, выход которого соединен с тактовым входом сдвигового регистра, информационный вход которого является ВХО-. дом устройства.,а выход последнего BOiH Фиг 1 разряда соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход первого интегратора является первым выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в него введены три инвертора, второй и тре.тий элементы ИПИ-НЕ и второй интегратор, выход первого разряда сдвигового регистра соединение первым входом второго :элемента: ИЛИ-НЕ и через первый инвертор - с вторым входом .первого элемента ИЛИ-НЕ, выход последнего разряда сдвигового регистра через второй инвертор соединен с S вторым входом второго элемента ИЛИПЕ, выходы первого и второго элемен(Л тов Ш1И-НЕ соединены с срответствующими входами третьего элементаИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом первого интегратора и через третий инвертор - с входом второго интегратора, выход которого является вторым выходом устройства. со о X со п tz Н fO 8