Преобразователь тока в частоту Советский патент 1988 года по МПК H03M1/60 

со

со to

О5

Изобретение позволяет упростить преобразователь тока в частоту при его относительно простом схемном решении. Преобразователь содержит конденсатор 1 и пороговый элемент 5, в цепи положительной обратной связи которого включен конденсатор 2, Вход порогового элемента через диоды 3, 4 подключен к входу преобразователя и через резистор 8 к инвертирующему выходу порогового элемента, 2 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в аналого- цифровых измерительных системах,а также может применяться в качестве простого автогенератора относительного стабильного импульсного напряжения с независимо регулируемыми в широком диапазоне частотой и длительностью импульсов .

Цель изобретения - упрощение преобразователя тока в частоту

На фиг„1 изображена функциональна схема преобразователя ток-частота; на фиГо2 - временные диаграммы, поясняющие его работуо

Преобразователь тока в частоту следования импульсов напряжения содержит первый 1 и второй 2 конденсаторы, диоды 3 и 4, пороговый элемент 5, снабженный инвертирующими 6 и неинвертирующим 7 выходами, резистор 8 входную шину 9 и источник 10 питания.

Преобразователь работает -следующи

образомо

В исходном состоянии при отсутствии входного тока преобразователя напряжение на входе порогового элемента 5 равно нулю и, соответствен-- но, на его инвертирующем выходе 6 имеется высокий уровень напряжения, а на его неинвертирующем выходе 7 - низкий уровень напряжения При этом диод 3 заперт и резистор 8 не оказывает влияния на работу схемьь

При подключении к входу 9 преобразователя источника тока I он начинает заряжать входной интегрирующи конденсатор 1 и напряжение на нем линейно возрастает ГфиГо2, диаграмма

l,)o Конденсатор 2 через диод 4 и малое выходное сопротивление noporoBord элемента 5 в это врем подключен параллельно конденсатору 1 и заряжается одновременно с ним (диаграмма 2),, При этом напряжение на входе порогового элемента также воз растаеТо

В момент времени t, напряжение на входе порогового элемента достигает уровня его переключения Пд, на инвертирующем выходе 6 порогового элемента напряжение начинает, уменьщать- ся, а на неинвертирующем выходе 7 - увеличиваться. Увеличение напряжения на неинвертирующем выходе порогового элемента по цепи положительной обратной связи, образованной конденсатором 2, лиодом 3 и резистором 8,

0

5

0

5

0

5

0

5

передается на вход порогового элеме 1- та 5, н результате чего переключение порогового элемента }1осит лавинообразный характер и )1апряжение на инвертирую1чем выходе 6 скачком уменьшается до низкого уровня (фигг.2, диаграмма З), а на неинвертирующем выходе 7 скачком возрастает до высокого уровня (фиг о 2 , диаграмма 4) с. При этом ДИОД 3 открывается и резистор 8 через малое выходное сопротивление порот ового элемента 5 подключается к общей шине о Положительный перепад напряжения с выхода 7 через конденсатор 2 передается на вход порогового элемс;нта, формируя на резисторе 8 скачок напряжения (фиг„2,диаграмма 2, момент t|), который запирает диод 4, откль:чая конденсатор 1 от порогового элем(нта„

В промежуток времени t , t t происходит формирование выходного импульса преобразователя. В это же время ток перезаряда конденсатора 2 протекает по цепи: выход 7 порогового элем(;нта, конденсатор 2, диод 3, резистор 8, выход 6 порогового элемента, общая шина источника питания

Ток заряда конденсатора 2 экспоненциально уменьшается и, следовательно, соответственно уменьшается падение напряжения на резисторе 8 о Экспоненциально уменьщающееся нацря- -жение на входе порогового элемента в момент времени tj сравнивается с медленно возрастающим напряжением на конденсаторе 1 и затем становится меньше его на величину падения напряжения на открьтщемся при этом диоде 4„ Отпирание диода 4 приводит к тому, что конденсатор 1 шунтируется резистором В, который через диод 3

и малое вь1ходное сопротивление инверI,

тирующего выхода б окаэьшается под-.

ключенным параллельно конденсатору 1 а При этом конденсатор 1, также как и конденсатор 2, начинает разряжаться через резистор 8 и входное напряжение порогового элемента 5 начинает уменьшаться, стремясь (при соответствующем выборе сопротивления резистора 8) к величине, меньшей напряжения переключения порогового элемента 5„ В момент t входное напряжение порогового элемента становится порога переключения н выходные напряжения порогового элемента возвращаются в исходное состоянщро На этом

заканчивается формирование выхол- ного импульса преобразователя. Диод 3 запирается, отключая от входа порогового элемента резистор 8, а заряженный за время формирования импульса конденсатор 2 подключается параллельно конденсатору 1, в результате чего конденсатор 2 разряжается через конденсатор 1 по цепи: правая по схеме обкладка конденсатора 2, неинвертирующий выход 7 порогового элемента 5, общая шина источника питания порогового элемента, конденсатор 1, диод 4, левая обкладка конденсатора 2о

По окончании разряда конденсатора 2, заряд конденсатора 1 уменьшается. Соответственно уменьшается напряжение на конденсаторе 1 на величину ли (фиг„2, диаграмма 1)о В момент t процесс передачи заряда от конденсатора 1 конденсатору 2 заканчивается а Напряжение на конденсаторе 1 начинает увеличиваться, и цикл повторяется „

Из анализа схемы преобразователя следует, что его статическая характеристика в первом приближении описывается уравнением

f ex

где f - выходная частота преобразователя;

С7 - емкость конденсатора 2; и - амплитуда выходного импульса преобразователя Независимость выходной частоты от величины порога срабатьшания обеспечивает высокую стабильность статической характеристики преобразования

Так как цепь, образованная последовательно соединенными конденсатором 2

диодом 3 и резистором 8, в перчол формирования выходного импульсл преобразователя включена в цепь положительной обратной связи порогоиого элемента 5, то процесс перекл. очсния преобразователя носит лавинообразный характер, обеспечивая формирование крутых фронтов выходного импульса

0 Это позволяет использовать в качестве порогового элемента достаточно простые функциональные узлы, не содержащие в своем составе цепей положительной обратной связи (как в

5 тригг ере Шмитта) , например, компаратор напряжения, цифровые схемы типа логических инверторов и т.п. Это упрощает схему преобразователя,

0 Формула изобретения

Преобразователь тока в частоту, содержащий резистор, первый конденсатор, первый вывод которого являет5 ся входной шиной, а второй вывод подключен к шине нулевого потенциала, второй конденсатор, первый вывод которого подключен к неинвертирующему выходу порогового элемента, а

0 второй вьшод - к входу порогового элемента, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены два диода и источник питания, первый выход которого подклю5 чен к первому входу питания порогового элемента, а второй выход соединен с вторым входом питания порогового элемента и подключен к шине нулевого потенциала, при этом анод

0 первого диода соединен с первым выводом первого конденсатора, а катод - с входом порогового элемента и анодом второго диода, катод которого через резистор соединен с инвертирующим выходом порогового элемента

1

Время t

Фи2.2