Преобразователь напряжения в частоту Советский патент 1986 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и предназначено преимущественно для аналого--- цифровых интеграторов с контуром сглаживания выходного напряжения, может применяться также в системах управления и контроля с шаговыми двигателями и реверсивными счетчиками импульсов.

Целью изрб5)ётения является упрощение йреобразователя и повьппение его надежности , -

Н а фиг. Iv приведена функциональная схема предлагаемого преобразова- TejiH напряжения в частоту; на фиг.2 временные Диаграммы работы устройства. .

Устройство содержит интегратор 1 на операционном усилителе 2 с выходным резистором 3 и конденсатором 4 в цепи отрицательной обратной связи ключ 5 разряда конденсатора, вьшол- ненный на резисторе 6 и транзисторе 7, два компаратора 8 и 9, обра- зо ванньпс операционными усилителями 10 и 11, цепями задания порогов на резисторах 12-15 и источниках 16 и ; 17 разнополярных напряжений и цепями Динами еской положительной обратной связи на резисторах 18-20 и конденсаторах 21 и 22. Выходы компараторов 8 и 9, через логический элемент ИЛИ 23 соединены с управляющим входом ключа 5 разряда, конденсатора А и с управляющими входами ключей 24 и 25, входы которых соединены с выходами цепей задания порогов срабатывания компараторов (точки соединения соответственно резисторов 12, 13 и 14, 15), а выходы подключены к суммирующей точке интегратора 1.

Устройство работает следующим образом...:

В исходном положении, когда выходное напряжение интегратора U близко к нулю, операционные усилители 10 и 11 в компараторах 8 и 9 под действием напряжений уставок с резис тивных делителей 12, 13 и 14, 15 находятся в состоянии положительного насыщения. При этом ключи 5 , 24 и 25 закрыты и пороги срабатывания компараторов 8 и 9 определяются напряжениями на выходах резистивных делителей 12, 13 и 1А, 15.

В случае положительной полярности входного напряжения Ug,(Ue,0) напряжение и на вьпсоде интегратора I , уменьшается по линейному закону со скоростью, определяемой величиной входного напояжеция TJ, и постоянной

5 -времени .-C, где R;- сопротив ление резистора J; С - eMkocTb коН- десатора 4.

Когда напряжение. Иц достигает поро- га срабатывания U ,/( R и

О где Е;(- напряжение источника 16, ,а R и R,- соответственно сопротивления резисторов 12 и 13, компаратор 8 релейно (благодаря д ствию цепи динамической положительной об5 ратной связи на резисторах 18 и 19 и конденсаторе 21) переходит в состояние отрицательнцго насьш ения (Ug Uj). Под действием напряжения Ug открываются ключи 5 и 24. В ре0 зультате этого конденсатор 4 раз- ряжается, во-первых, через откры- тьй транзистор 7 и токоограничиваю- щий резистор 6 и, во-вторы, через . открытьй ключ 24, резистор 12 и ис- точник 16, напряжения которого Е противоположно по знаку входному, .напряжению Ug.

Первая составляющая тока разряда изменяется по экспоненциальному за30 кону, а вторая характеризуется постоянным значением, вследствие чего достигается, быстрьй разряд конден- I сатора 4-(через открытьй ключ 5) при относительно большой скорости

5 изменения вькодного напряжения интегратора 1 вблизи нулевого уровня (за счет тока через ключ 24, имеющего величину 1 E|4/R). Это- позволяет . сДе41ать время сброса (teg) интегра40 тор а в исходное состояние кренебрелон- мо малым по сравнению с временем интегрирования входного сигнала (Т)

ГГри достижении напряжением и„: уровня отпускания компаратора 8

45 последний релейно переходит в состоя- , ние положительного насьш1ения, вследствие чего ключи 5 и 24 закрываются и выходное напряжение интегратора вновь начинает линейно изменяться от

50 уровня до значения Ug, и процесс периодически повторяется.

. Порог отпускания компаратора Ц ,. определяющий начальньй уровень пилообразного напряжения, близок к нуле- 55 вому потенциалу, поскольку при открытом ключе 24 и отсутствии тока через цепь положительной обратной связи в момент отпускания компарато-:

pa Счто достигается соответствуницим выбором постоянной времени перезаряда конденсатора 21 и сопротивлениями реэ(исторов 18 и 19) величина, порога, отпускания определяется смещением нуля операционных усилителей 2 и 10 и сопротивлением открытого ключа 24 и практически составляет единицы милливольт.Аналогичным образом работает преобразователь и при отрицательной полярности входного напряжения.

Выходы компараторо в образуют дифференциальный выход преобразователя, так как в зависимости от знака входного напряжения импульсный сигнал формируется на выходе либо одного, либо другого компаратора. С выхода логического элемента ИЛИ 23 снимается частотный сигнал, соответствующий модулю входного -напряжения.

При выборе сопротивлений резисторов 3, 12, 14 и 6 из условия Т частота повторения импульсов на выходе преобразователя ттропорциональна .входному напряжению

f UBX/R.C,A,

.где и 11 -14-14- ширина петли гисте резиса компараторов 8 и 9.

Таким образом, благодаря включению ключей между выxoдa lи цепей задания порогов компараторов и суммирующей Точкой интегратора обеспечивает Л

If

Uo8

/

238

ся формирование, дополнительной сос- тавляющей тока сброса интегратора и соответственно большая скорость из- менения пилообразного напряжения вблизи начального уровня без применения в преобразователе диодн6-ре- зистивных цепей сброса интеграторов на выходах компараторов, в результате чего достигается упрощение пре- образователя и повьшение его надежности.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегратор на рационном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи, ключ разряда конденсатора, два компаратора разно- .полярных порогов срабатывания, снабженных цепями задания и цепями динами ческой положительной обратной связи, причем сравнивающие входы компАрато- ров подключены к выходу интегратора а выходы компараторов через элемент ИЛИ подключены к управляющему входу ключа разряда конденсатора, и два ключа, управляющие входы которых подключены к выходам компараторов, отличающ.ийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения его надежности, входы ключей соединены с выходами цепей задания порогов, а выходь ключей подключены к суммирзпсщей точке ин- тег.ратора.

1/1

и

Ucs

..х

О

Г„

Гг

.ВНИИПИ Заказ 3304/58 Тираж 816

Произв.-прлигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике. Может использоваться в аналого-цифровых интеграторах с контуром сглаживания выходного напряжения. Цель изобретения - упрощение преобразователя и повышение его надежности, достигает: . , : S ся путем исключения диодкр-резиетив- ных цепей сброса и инверторов. Устройство содержит интегратор 1 на операционном усилителе (СУ) 2 с входным резистором 3 и коидеисато-- ром 4, ключ 5 разряда конденсатора, выполненный на транзисторе 7 и резисторе 6, компараторы 8,и 9, образованные ОУ 10 и 11, цепями задания порогов на резисторах 12-15 и источниках 16 и 17 разнопрлярных напряжений и цепями на резисторах 18-20 и конденсаторах 21 и 22, логический злемёнт ИЛИ 23, ключи на транзисторах 24-и 25. Устройство может $акже применяться в системах контроля и управления с шаговыми двигателями и {реверсивными счетчиками импульсов.2ил.