Преобразователь частоты в напряжение с цифровым управлением Советский патент 1986 года по МПК H03K9/06 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Целью изобретения является обеспечение цифрового управления перестройкой преобразователя, уменьшение постоянной составляющей в выходном напряжении преобразователя, уменьшение абсолютной погрешности преобразования, обусловленной нестабильностью коэффициента передачи и напряжения питания интегратора. На ijsir.l представлена функциональная электрическая схема преобразовате ля; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Преобразователь содержит входную шину 1, шину 2 управления, генератор 3 образцовой частоты, первый 4 и второй 5 формирователи импульсов обнуле ния, первый D-триггер 6, ключ 7, Программируемый счетчик-делитель 8, второй D-триггер 9, третий Б-триггер 10, первый 11 и второй 12 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инвертор 13, первый 14 и второй 15 интеграторы, первую 16 и вторую 17 выходные клеммы, резистор 18, первый 19 и второй 20 диоды развязки. Выход генератора 3 образцовой частоты подключен к входам синхронизации D-триггеров 6 и 9 и через ключ 7 к тактовому входу счетчика-делителя 8, Первый и второй входы формирователя 4 соединены соответственнно с прямым выходом D-триггера бис входной шиной 1 преобразователя. Выход формирователя 4 через диод развлзки 19 подключен к входу установки нуля программируемого счетчика-делителя 8, Вход второго формирователя 5 импульсов обнуления соединен с прямым выходом D-триггера 10, а выход подключен через второй диод 20 развязки к входу установки нуля счет чика-делителя 8, Информационный вход D-триггера 6 соединен с входной шиной 1 преобразователя, а прямой выход подключен к инфомационному входу D-триггера 9 и к первому входу второ го элемента ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ 12, Вход управления ключа 7 соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, Установочные входы программируемого счетчика-делителя 8 подключены к шине 2 управления преобразователя, вход установки нуля счетчика соединен через резистор 18 с обшим выводом, а выход подключен к входу синхронизации D-триггера 10, Прямой выход D-TpHri epa 9 соединен с информационным входом D-триггера 10 и вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ II, Прямой выход D-триггера 10 подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАИЦЕЕ ИЛИ 11 и к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮО Е ИЛИ 12. Выход элемента ИСКЛЮЧАРХДЕЕ ИЛИ 12 подклю:чен к входу первого интегратора 14 |И к входу инвертора 13. Выход инвертора 13 соединен с входом второго Интегратора 15, Выходы интеграторов 14 и 15 подключены соответственно к выходным клеммам 16 и 17 преобразователя. Устройство работает следующим образ ом С входной шины преобразователя последовательность ммпульсов преобразуемой частоты fx поступает на информационньш вход D-триггера 6 и второй вход первого формирователя 4 импульсов обнуления (фиг,2, а). С выхода генератора 3 образцовой частоты на входы синхронизации D-триггеров 6 и :9 и через ключ 7 на тактовый вход счетчика-делителя 8 с программируемым коэффициентом пересчета R поступает импульсная последовательность с частотой следования f (фиг.2, б). На прямом выходе D-триггера 6 получают первую последовательность импульсов преобразуемой частоты, синхронизированных с импульсами генератора 3 образцовой частоты (фиг.2, в), и подают на первый вход формирователя 4, информационный вход D-триггера 9 и первый вход второго элемента .ИСКЛЮЧАВШЕЕ ИЛИ 12, Из входной несинхронизированной импульсной последовательности и первой синхронизированной последовательности входных импульсов на выходе формирователя 4, работа которого описывается уравнеY . нием и - входгде X, V 2 У - выходная ные, величина, получают первую последовательность импульсов обнуления и подают ее через диод 19 развязки на вход установки нуля программируемого счетчика-делителя 8 (фиг.2, г). Приход импульса из этой серии обнуляет счетчикделитель, подготавливая его тем самь)м к пересчету R следующих импульсов, поступающих через ключ 7 с генератора 3 образцовой частоты. На прямом выходе D-триггера 9 получают вторую синхронизированную последовательность входнь1х импульсов преобразуем частоты fx, сдвинутую относительно первой на период Т следования импульсов --с генератора 3 образцовой частоты {фиг.2, д), и подают на информационный вход D-триггера 10 и второй вход первого элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 1 . По фронтам или срезам (в зависимости от типа элементной базы) импульсов этой последовательности на выходе элемента ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ 11 начинается формирование импульса управления ключом 7, разрешающего прохождение на тактовый вход счетчика-делителя 8 импульсов, еледунлцих с периодом Т с генератора 3 образцовой частоты. С приходомk тактового импуль.са, т.е. через время t (k-l)To на выходе счетчикаделителя 8 (фиг.2, е) и, следовательно, на входе синхронизации Dтриггера 10 появится соответствующий логический переход (фронт или срез синхроимпульса в зависимости от типа элементной базы, который перенесет импульс из второй синхронизированной последовательности с информахщонного входа D-триггера 10 на его прямой выход {фиг.2, ж) и, следовательно, на первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, второй вход эле.мента ИСЮШЧАКХЦЕЕ ИЛИ 12 и вход втоjporo формирователя 5 импульсов обнуления. Появление этого импульса приведет к окончанию процесса формирования на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 импульса управления с длитель ностью tj (k-l)T , в течение времени Т процесс формирования повторится еще раз через время , так как это связано с особенностью работы элемента ИСКЛЮЧАЮП1ЕЕ ИЛИ, описываемой уравнением , и который из двух импульсов некоторой длительности Т , сдвинутых относительно друг друга на время t, сформирует два импульса длительностью t и отстоящих друг от друга на время i а также к формированию с некоторой задержкой на выходе второго формирователя 5 импульса обнуления счетчика с длительностью «-д,удовлетворяющей условию .S ТрТаким образом, с помощью D-триггера 10 и счетчика-делителя 8 с программируемьм коэффициентом пересчета klпoлyчaют третью синхронизированную последовательность входных импульсов преобразуемой частоты fx, сдвинутую относительно второй на время t и относительно первой на время t kTj, и подают ее на вход формирователя 5 импульсов обнуления, первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮОДЕЕ ИЛИ 1 I и второй вход .элемента ИСКЛЮЧАЮП ЕЕ ИЛИ 12 (фиг. 2, ж). На выходе формирователя 5 получают вторую последовательность импульсов обнуления, сдвинутую относительно первой на время, равное половине периода Т,, и подают ее на вход установки нуля счетчика-делителя 8 (фиг.2, з) . Каждый импульс из этой последовательности подготавливает счетчик-делитель к пересчету второй серии изik импульсов в течение времени Т. Из второй и третьей синхронизированных последовательностей вход- ных импульсов преобразуемой частоты fx на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1I формируют импульсы управления длительностью t , , частотой следова-ння 2fx и подают на управляющий вход ключа 5 (фиг.2, и). Аналогично с помощью элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИШ-1 12 из первой и третьей синхронизированных последовательностей входных имд1ульсов преобразуемойчастоты fx формируют импульсы программируемой длительности tj, следующих с частотой 2fx, и подают ее на вход инвертора 13 и вход первого интегратора 14 (фиг.2, к). С выхода инвертора 13 снимают инвертированную импульсную последовательность и подают На вход второго интегратора 15 (фиг.2, л). На выходе первого интегратора 14 получают напряжение, среднее значение которого определяется выражением (и KUo(l-2kTofx). Это напряжение подают на первую выходную клемму 16 преобразователя (фиг.2, м. На выходе второго интегратора 15 получают напряжение U , выражение ля среднего значения которого имеет вид .Uz KUj2kTefx. . Напряжег-ше jO подают на вторую выходную клемму 17 преобразователя (фиг.2, н). Выходное напряжение npeo6pa3OBjjтеля, равное разности напряжений и и, , снимают с выходных клемм 1 6

и 17 (фиг,4, о). Это напряжение равно

,Ux U,j .Формула изобретения

Преобразователь частоты в напряжение с цифровым управлением, содержащий генератор образцовой частоты, первый и второй D-триггеры, первый интегратор и входную шину, соединенную с информационным входом первого D-триггера, выход которого соединен с информационным входом второго Dтриггера, а выход генератора образцовой частоты соединен с тактовыми входами первого и второго D-триггеров, отличающийся тем, что, с целью обеспечения цифрового управления перестройкой преобразователя, уменьшения постоянной составляющей в выходном напряжении и уменшения абсолютной погрешности преобразования, обусловленной нестабильностью коэффициента передачи и напряжения питания интегратора, в нег введены третий D-триггер, ключ, инвертор, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй формирователи импульсов обнуления счетчика, второй интегратор, два диода развязки, резистор и счетчикделитель с программируемым коэффициентом пересчета, установочные - входы которого соединены с шиной

управления, а тактовый вход соединен с выходом ключа, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а управляющий вход ключа соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго D-триггёра и информационным входом третьего D-триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входом второго формирователя импульсов обнуления счетчика, выход которого через прямосмещенный второй диод соединен с входом установки нуля счетчика-делителя и резистором, другой контакт которого соединен с общей шиной, при этом входная шина соединена t первым входом первого формирователя импульсов обнуления счетчика, второй вход которого соединен с выходом первого D-триггера и вторым входом второго элемента ИСКШОЧАКЯЦЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом первого, а через инвертор - с входом второго интегратора, выходы которых являются выходами устройства, при этом выход первого формирователя импульсов обнуления счетчика через прямосмещенный первьА диод соединен с входом установки нуля счетчика-делителя, выход которого соединен с тактовым входом третьего D-триггера.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Цель изобретения - обеспечение цифрового управления перестройкой преобразо- вателя, уменьшение постоянной составляющей в выходном напряжении преобразователя, уменьшение абсолютной погрешности преобразования, обусловленной нестабильностью коэффициента передачи и напряжения питания интегратора. Преобразователь содержит входную клемму 1, шину 2 управления, генератор 3 образцовой частоты, формирователи 4 и 5 импульсов обнуления, D-триггеры 6, 9 и 10, ключ 7, программируемый счетчик-делитепь 8, элементы ИСКПЮ 1АЮ11ЕЕ ПТИ 11 и 12, инвертор 13, интеграторы 14 и 15, выходные клеммы 16 и 17, резистор 18, W диоды развязки 19 и 20. Поставленная цель достигается введением новых элес ментов; поз. 4и5, 7и8, 10-13, 15, 18, 20. 2 ил. IND м 4 1 ГО