Преобразователь напряжения в частоту Советский патент 1986 года по МПК H03M1/60 

1

1261

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть использовано для измерения действующего значения высокочастотных сигналов и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 966892.

Цель изобретения расширение области применения и повьшение точности преобразования.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы.

Преобразователь содержит конденсатор 1, первый источник 2 тока, второй источник 3 тока, первый ключ 4, первый 5 и второй 6 компараторы, триггер 7, интегратор 8, сумматор 9, источник 10 опорного напряжения, третий 11 и четвертый 12 источники тока, второй 13 и третий 14 ключи, элемент НЕ 15, пятый 16 и шестой 17 источники тока, четвертый 18 и пятый 19 ключи, компаратор 20.

Преобразователь работает следую- щкм образом.

Интегратор 8 интегрирует сумму , преобразуемого напряжения и одного из опорных источников 16 или 17 тока. При замкнутом ключе 18 на вход интегратора 8 поступает ток источника 16 (+1). При этом на выходе интегратора 8 напряжение определяется как

))(,

где

,

оо

- параметры интегрирующей

цепи интегратора. В сумматоре 9 происходит сложение выходного сигнала интератора 8 Ug(t) и опорного напряжения U истоника 10. Таким образом, на первый вход первого компаратора 5 подается напряжение U(t), а на первый вход второго компаратора 6 - напряжение

+ и..

U,(t)

u,(t)

Цикл преобразования состоит из двух тактов. В первом такте триггер 7 находится в единичном состоянии, 1шюч 4 разомкнут, т.е. происходит заряд конденсатора 1 током +1 от источника 2 опорного тока.

Напряжение в точке С, равное Uj(t), подается на вторые входы компараторов 5 и 6 и изменяется под действием источников 2, 11 тока заряжающих и разряжакхцих конденсаторов 1(Cj), причем источник 11 подключен

1192

через замкнутый ключ 13. В момент равенства напряжений Ug(t) и Uj,(t) срабатывает второй компаратор 6, переводя .триггер 7 в нулевое состояние В результате ключ 4 замыкается и начинается второй такт работы устройства.

В течение второго такта напряжени U|.,(t) линейно убывает под действием источников 2, 3 и 7, так как в этом случае происходит перезаряд конденсатора 1 током 1 о момент равенства напряжения в точке С выходному напряжению интегратора срабатьшает компаратор 5, переводя триггер 7 снова в единичное состояние. Далее цикл работы повторяется. За время первого такта Т преобразо- вани я приращение пилообразного напряжения

kli- С,

Hi

Сг

подаваемого на вторые входы компараторов 5 и 6, равно сумме опорного напряжения U и выходного напряжения интегратора U|,,(t). К этому времени

с, и«(т,);

loT, 1Т

«... .ъ.-.

1Т у

i ivdVy I

где и - среднее на интервале Т, + Т значение входного напряжения. Учитывая равенство емкостей конденсаторов С и С, имеют

-li yilL ф II С, RC, о

Компаратор 20 срабатьшает по дос- тнжении выходным напряжением значения, равного его пороговому уровню. В результате его срабатывания происходит размыкание ключей 13 и 19, управляемых через элемент НЕ 15, и замыкание ключей 18 и 14. Последние подключают к конденсатору источника 12 и 16 Тока, формирующие токи противоположного знака относительно токов источников 11 и 17. В результате вьфажение, описывающее интегрирование в первом такте работы преобразователя , имеет вид

При срабатывании компаратора 20 его пороговый уровень автоматически

3-

меняет знак на противоположный. По достижении этого порогового уровня выходным напряжением интегратора 8 происходит очередное срабатывание, а следовательно,.ключи 19, 18, 14, 13 возвращаются в исходное положение .

Из указанного следует вывод об отсутствии влияния источников 17, 11, 12 тока на результат формирова ния интервала времени Т( , равного длительности первого такта преобразования . Выходная частота

f -L - )l( . ы. Т,+Т,,

л(т :ylci

- ,

1

« р 2u:i:c:

Введение дополнительных источников тока, ключей и компаратора позволило исключить возможность выхода интегратора 8 из линейной области, а следовательно, повысило точность преобразования и дало возможность .расширить применение предлагаемого преобразователя на область сигналов с постоянной составляющей.

Формула изобретения

1. Преобразователь напряжения в частоту по авт.св. № 966892, о т л и,)

s

О

15

20

25

0

194

чающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности преобразования, в него введены третий, четвертый, пятый и шестой источники тока, второй, третий, четвертый и пятый ключи, элемент НЕ и третий компаратор, вход которого соединен с выходом интегратора, выход подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей непосредственно, а через элемент НЕ - к управляющим входам второго и пятого ключей, причем третий и четвертый источники тока соответственно через второй и третий ключи подключены к первому вьюоду конденсатора, а пятый и шестой источники тока соответственно через четвертый и пятый ключи соединены с токовым входом -интегратора.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что интегратор выполнен на резисторе, операционном усилителе и интегрирующем конденсаторе, первая обкладка которого соединена с выходом усилителя и является выходом интегратора, вторая обкладка - с инвертирующим входом one-, рационного усилителя, первым выводом резистора и является токовым входом интегратора, второй вьшод резистора является входом интегратора, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей щиной.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения действующего значения высокочастотных сигналов . В преобразователь напряжения в частоту, содержащий конденсатор 1, первый и второй источники тока 2 и 3, ,.J. f7 - W 12 первый ключ 4, первый и второй компараторы 5, 6, триггер 7, интеграто13 8, сумматор 9, источник опорного напряжения 10, для расширения области применения и повышения точности введены третий 11 и четвертый 12 источни- ки тока, подключенные через второй 13 и третий 14 ключи к первому выводу конденсатора 1, пятый 16 и шестой 17 источники тока, выходы которых через четвертый 18 и пятый 19 ключи соединены с токовым входом интегратора 8, третий компаратор 20, вход ко- торого связан с выходом интегратора 8, а выход подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей непосредственно, а к управлякяцим входам второго и пятого ключей; - через элемент НЕ 15. Изобретение - дополнительное к авт.св. № 966892. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л с М

I ue

Редактор С.Лисина

9ui. г

Составитель В.Махнанов

Техред И.Полович Корректор Е.Сирохман

Заказ 5245/58 Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4