Преобразователь частоты в напряжение Советский патент 1988 года по МПК H03K9/06 

Осн. быход

4S

tu

со

)

гм „ «IS 1 -Лополн.

Дополн.

tNXOS

м

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах телеметрии.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет индикации пропадания несущей . частоты и ее уменьшения до значений, меньших нижнего предела преобразования частоты.

На чертеже приведена функциональная схема преобразователя частоты в напряжение.

Преобразователь частоты в напряжение содержит элемент ИЛИ I, элемент ЗАПРЕТ 2, формирователь 3 импульсов, одаовибратор 4, интегратор 5, содержащий первый и второй резисторы 6 и 7, операционный усилитель 8, первый конденсатор 9, а также первый ключ 10, второй конденсатор II, повторитель 12 напряжения, управляемый усилитель 13, вход 14 устройства, выход устройства 15, выход 16 устройства, частотный модулятор 17, элемент И 18, усилитель 19 переменного тока, фильтр 20 нижних частот, компаратор 21, источник 22 опорного напряжения, элемент памяти 23, содержащий ключи 24 и 25, полосовой фильтр 26, и сумматоры 27s28, конденсатор 29.

Вход 14 устройства соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ 2, запрещающий вход которого соединен с выходом компаратора 21. Первый вход элемента ИЛИ 1 соеданен с выходом элемента ЗАПРЕТ 2, а выход - с входом формирователя 3 импульсов, выход которого соединен с первым входом интегратора 5, содержащего первьш резистор 6, второй резистор 7, операционный усилитель 8 и конденсатор 9, Первый и второй резисторы 6 и 7 сое- динены с инвертирующим входом операционного усилителя 8 и через конденсатор 9 с его выходом, являющимся выходом интегратора 5. Неинвертирующий вход операционного усилителя 8 соединен с общей шиной. Выход интегратора 5 через ключ 10 соединен с конденсатором П и входом повторителя 12, управляющий вход ключа 10 соединен с выходом одновибратора 4. Выход повторителя 12 соединен с входом управляемого усилителя 13, управляющий вход которого соединен с входом одновибратора 4 и с выходом элемента ИЛИ 1, а выход - с основным выходом 15 устройства и с входом элемента памяти 23,

0

5

выход которого соединен с входом частотного модулятора 17, выход которого соединен с первым входом элемента И 8, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 1. Вход усилителя 19 переменного тока соединен с входом 14 устройства, а выход - с входом фильтра 20 нижних частот, выход которого соединен с первым входом компаратора 21, второй вход которого соединен с источником 22 опорного напряжения, выход компаратора 21 соединен с вторым входом элемента И 18, управляющим входом элемента 23 памяти и дополнительным выходом 16 устройства.

Вход элемента 23 памяти через последовательно соединенные ключ 24 и фильтр 26 соединен с первыми входами сумматоров 27 и 28. Второй вход сумматора 27 соединен с входом элемента 23 памяти. Выход сумматора 27 через ключ 25 и конденсатор 29 соединен с общей шиной, выход ключа 25 соединен с вторым входом сумматора 28. Управляющие входы ключей 24 и 25 соединены с управляющим входом элемента памяти 23, а основной выход 15 устройства соединен со вторым в-коцом интегратора, входы которого являются клеммами первого и второго резисторов.

Вначале рассмотрим случай, когда частота на входе 14 преобразователя с частоты в напряжение д yц coпst. При наличии несущей частоты на интервале tj-tj, усилитель 19 переменного тока усиливает входной сигнал, а фильтр 20 нижних частот выделяет постоянную составляющую сигнала. Параметры фильтра 20 выбраны таким образом, чтобы при несущих .частотах преобразователя частоты в напряжение его минимальное выходное напряжение было больше напряжения источника 22 опорного напряжения. При Этом на выходе компаратора 21 уста навливается нулевой уровень, которым открыты ключи 24 и 25. Выходное напряжение устройства с основного выхода 15 устройства ерез сумматор 27, открытый ключ 25 и сумматор 28 поступает на выход элемента 23 памяти. Так как напряжение на основном выходе 15 устройства не содержит переменной составляющей, то сигнал на выходе фильтра 26 равен нулю.

С выхода элемента 23 памяти сигнал поступает на вход частотного модуля0

0

5

0

5

ора 17, выходная частота которого ропорциональна выходному сигналу преобразователя частоты в напряжение равна частоте на входе 14 устройст- ва. Для этого коэффициент преобразо- ва1шя преобразователя частоты в напряжение равен Kj,m 1/К, где К коэффициент преобразования частотного модулятора. Выходные импульсы час-|о тотного модулятора 17 не проходят через элемент И 18, так как на его втором входе сигнал с выхода компаратора 21 равен логическому нулю.

Несущая частота с входа 14 устрой-|5 ства передается через элемент ЗАПРЕТ 2, так как на его запрещающем входе сигнал равен нулю. Импульсы с выхода элемента ЗАПРЕТ 2 проходят через элемент ИЛИ 1 и фронтами запускают фор- 20 мирователь 3 импульсов. Импульсы постоянной вольт-секундной площади с выхода формирователя 3 импульсов поступают на первый вход интегратора 5, формирукнцего выходное напряжение, 25 пропорциональное несущей частоте преобразователя частоты в напряжение . f Едднн (t 2 - t,). Коэффициент силения управляемого усилителя 13 в п-периоде несущей частоты устанав- ЗО ливается на основании значения частоты в п-1 периоде. При f дддн коэффициент усиления управляемого усилителя 13 принят К„„ц 1.

При пропадании несущей на входе 14 устройства сигнал с вькода усилителя 19 переменного тока равен нулю и напряжение на выходе фильтра 20 стремится к нулю. Усилитель 19 переменного тока также исключает попада- Q ние постоянных уровней с входа 14 устройства на вход фильтра 20 нижних частот. Инерционность фильтра 20 нижних частот с одной стороны выбирается из условия уменьшения амплитуды 45 импульсных помех до уровня, который меньше напряжения источника 22 опорного напряжения.

Пропаданию несущей частоты может предшествовать е плавное уменьшение.tn

В этом случае при частотах f с - .2 iПроцесс установления напряжения на выходе интегратора 5 имеет расходя- щий характер. Поэтому инерционность фильтра 20 нижних частот нужно выбирать таким образом, чтобы

(t4- ti)

35

55

о

5 0 5 О

Q 5

n

5

5

При соблюдении указанных условий на выходе компаратора 21 устанавл;) ; ется логическая единица. При этом кратковременные помехи не проходят на выход элемента ЗАПРЕТ 2, так ;..ак на его запрещающем входе устанавливается логическая единица, которая также размыкает ключи 24 и 25. Конденсатор 29 запоминает напряжение на выходе 15 устройства. Коэффициенты передачи сумматоров 27 и 28 по вторым входам равны плюс I. На выходе частотного модулятора 17 устанавливается частота, пропорциональная напряжению на выходе сумматора 28. Выходные импульсы частотного модулятора 17 через элементы И 18 и 1ШИ 1 поступают на вход формирователя 3 импульсов и обеспечивают поддержание преобразователя частоты в напряжение в рабочем режиме, частотного модулятора.

Когда в выходном сигнале преобразователя частоты в напряжение (основной выход 15 устройства) кроме постоянной составляющей содержится переменная составляющая, все элементы преобразователя частоты в напряжение, кроме элемента 23 памяти, работают так же. До пропадания несущей частоты ключи 24 н 25 открыты. Выходной сигнал преобразователя частоты в напряжение подается на вход полосового фильтра 26, на выходе которого вьзде- ляется переменная составляющая в про- тивофазе к сигналу с выхода 15 устройства. На выходе сумматора 27 выделяется постоянная составляющая выходного сигнала преобразователя consi которая поступает на конденсатор 29.

Пропадание несущей на входе 14 устройства приводит к срабатыванию компаратора 21 и закрыванию ключей 24 и 25. При этом постоянная составляющая и const запоминается на конденсаторе 29. При размыкании ключа 24 на выходе фильтра 26 сохраняются гармонические колебания с убывающей амплитудой и частотой, соответствующей частоте выходного сигнала преобпз - вателя частоты в напряжение до пропадания несущей. Эти колебания поступают на второй вход сумматора 28 с коэффициентом передачи К ig -1. При этом на выходе сумматора 28 формируется сигнал, приблизительно равный сигналу на выходе 15 устррйства без

пропадания несущей. Точность такого приближения в основном определяется тем, насколько частота сигнала на выходе 15 устройства соответствует резонансной частоте фильтра 26, и его добротностью. При появлении несущей на выходе компаратора 21 устанавливается логический нуль и сигнал с входа 14 устройства поступает через элементы ЗАПРЕТ 2 и ИЛИ 1 на вход формирователя 3 импульсов, обеспечивая нормальную работу преобразователя частоты в напряжение.

Пропадание несущей частоты преоб- разователя частоты в напряжение приводит к кратковременным (один-два периода несущей) незначительным искажениям информационного сигнала после демодуляции. При этом на выходе 15 устройства устанавливается постоянная составляющая, имевшая место до пропадания несзщей, а переменная составляющая изменяется приблизительно с той же частотой и амплитудой, ко- торая имела место до пропадания несущей, что исключает ложную работу устройства во время переходных процессов.

Сигнал с выхода компаратора 21 используется для индикации пропадания несущей на выходе 16 устройства.

Формула изобретения

1. Преобразователь частоты в нап- ряжение по авт.св. № 671029, о т л и- чающий с я тем, что с целью повышения устойчивости работы преобразователя, расширения функциональных возможностей за счет индикации пропадания несущей частоты и ее уменьшения до значения меньших нижнего предела преобразования частоты,.в него введены элементы ИЛИ, ЗАПРЕТ, И, час- тотный модулятор, усилитель переменного тока, фильтр нижних частот, компаратор, источник опорного напряжения, элемент памяти, причем прямой вход элемента ЗАПРЕТ и вход усилителя переменного тока соединены с входом преобразователя, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя импульсов и управляющим входом управляемого усилителя, основной выход преобразователя через элемент памяти соединен с входом частотного модулятора, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход усилителя переменного тока через фильтр нижних частот соединен с первым входом компаратора, второй вход которого через источник опорного напряжения соединен с общей шиной, выход компаратора является дополнительным выходом преобразователя и соединен с управляющим вх одом элемента памяти, с вторым входом элемента И и запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ.

2, Преобразователь по п., о т - лнчающийся тем, что элемент памяти содержит первый и второй ключи, полосовой фильтр, первый и второй сумматоры, конденсатор, причем вход элемента памяти соединен с вторым входом первого сумматора и через последовательно соединенные первый ключ и полосовой фильтр соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход первого сумматора через второй ключ и конденсатор соединен с общей шиной, точка соединения второго ключа и конденсатора соединена с вторым входом второго сумматора, выход которого является выходом элемента памяти, управляюш 1е входы первого и второго ключей соединены с управляющим входом элемента памяти.

Изобретение может быть использовано в устройствах телеметрии. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Преобразователь содержит формирователь 3 тг- пульсов, одновибратор 4, интегратор 5, ключи 10, 24 и 25, повторитель 12 напряжения и управляющий усилитель 13. Введение элемента ИЛИ I, элемента ЗАПРЕТ 2, элемента И 18, частотного модулятора 17, усилителя 19 переменного тока, фильтра 20 нижних частот, компаратора 21, источника 22 опорного напряжения и элемента 23 памяти обеспечивает индикацию попадания несущей частоты и ее уменьшение до значений, меньших нижнего предела преобразовгшия частоты. В описании приведен пример реализации элемента 23 памяти. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с & (Л