Частотный преобразователь тока Советский патент 1988 года по МПК H03K3/351 

Ьр IK) -ч

со сх

Выход

Изобретение относится к технике преобразования, в частности, к ана- лого-импульсным преобразователям, и предназначено для преобразования то- ка в частоту или временной интервал. Цель изобретения - расширение динамического диапазона преобразуемого входного сигнала и повышение точности преобразования.

На фиг. 1 представлена электрическая схема преобразователя; на фиг.2- диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы преобразователя.

Частотный преобразователь тока содержит входную шину 1, однопереход- ный транзистор (ОПТ) 2, первый и второй биполярные транзисторы 3 и 4, первый, второй, третий и четвертьш резисторы 5, 6, 7 и 8, конденсатор 9 и шину источника 10 питания. Входная шина 1 соединена с эмиттером ОПТ 2, первг-я база которого через последова - тельно включенные резисторы 8 и 5 соединена с общей щиной, а вторая база через резистор 6 - с шиной источника Ю питания. База первого биполярного транзистора 3 соединена с общей для резисторр.в 5 и В точкой, эмиттер соединен с общей шиной, а коллектор - с эмиттером второго биполярного транзистора 4, При этом между коллектором и эмиттером первого биполярного тран- : зистора 3 включен конденсатор 9, а между коллектором м эмиттером второго биполярного транзистора 4 включен : резистор 7. Коллектор и база второго биполярного транзистора 4 соединены соответственно с эмиттером и первой базой ОПТ 2.

Преобразователь работает следующи образом.

В момент времени t О (фиг. 2а) напряжение на эмиттере U g ОПТ 2 ра но i3U (для упрощения рассмотрения работы за уровень отсчета принимаем и д), определяемое из выражения

ли

0 5

0

5

вается и при достижении величины напряжения пика и происходит отпирание ОПТ 2. Под воздействием выходного сигнала, снимаемого с первого резистора 5, и падения напряжения на четвертом резисторе 8 о крывается первый биполярный транзистор 3, через коллекторно-эмиттерный переход которого разряжается конденсатор 9, и открывается второй биполярный транзистор 4, шунтирующий коллекторно- эмиттерным переходом третий резистор 7. При уменьшении Uj до уровня напряжения впадины Ug ОПТ 2 и биполярные транзисторы 3 и 4 запираются, и описанные процессы повторяются вновь.

При малых входных токах, когда падение напряжения 1) на третьем резисторе 7 пренебрежимо мало по сравнению с величиной Up, диаграммы напряжений преобразователя практически не отличаются от известных.

Рассмотрим случай, когда входной ток I равен максимальному для преобразователя значению 1„.

На фиг. 26 приведена диаграмма работы известных преобразователей, когда конденсатор 9, шунтируемый коллекторно-эмиттерным переходом биполярного транзистора 3, включен непосредственно между эмиттером ОПТ 2 и общей шиной (т.е. резистор 7 зако- ,рочен и отсутствует биполярньш транзистор 4). Из диаграммы (фиг. 26) видно, что частота импульсов f, генерируемых преобразователем, определяется из выражения

f

1

fe + fp

Величина tp сравнима с величиной tg, несущей информацию об уровне входного тока, и вносит существенную ошибку в результат преобразования.

Чтобы исключить из выражения

Изобретение относится к технике преобразования, в частности к анало- го-импульсным преобразователям. Цель изобретения - расширение динамического диапазона преобразуемого входного сигнала и повьшение точности преобразования. Для этого необходимо отпирать однопереходный транзистор (опт) 2 раньше, чем напряжение на времязадающем конденсаторе (ВК) 9 достигнет величины напряжения пика ОПТ 2. Более раннее отпирание достигается за счет включе1П1я последовательно с ВК 9 резистора (Р) 7 и шунтирования их соответственно коллек - торно-эмиттерным переходом транзисторов 3 и 4, которые обеспечивают дополнительную цепь разряда ВК 9. Величина Р 7 выбирается исходя из того, чтобы заряд и разряд ВК 9 после при-; нудительного отпирания ОПТ 2 происходил за время, необходимое для заряда ВК 9 максимальным входным током до величины напряжения пика ОПТ 2. 2 ил. eg (Л

где I - входной ток, поступающий на входную шину 1 преобразователя;

г - сопротивление третьего резистора 7.

Конденсатор 9 разряжен, ОПТ 2 и биполярные транзисторы 3 и 4 заперты.

В процессе заряда конденсатора 9 напряжение на эмиттере ОПТ 2 увеличи 8 - fp

величину tp, необходимо на этот интервал времени раньше отпирать ОПТ 2. т,е, отпирать ОПТ 2 при максимальI,

., ,с,

ном значении входного тока i,, в момент.t, который определяется из выражения

tp

-8

Для этого необходимо дополнительно сместить в сторону увеличения нап- с ряжение на эмиттере ОПТ 2 на величину /зи, определяемую из выражения

JU

t р

где

t - известная величина, определяемая постоянной времени разряда конденсатора.

Смещение напряжения 4U в предлагаемом преобразователе создается за счет падения напряжения на третьем резисторе 7, Напряжение U на эмиттере ОПТ 2 в этом случае равно сумме падения напряжения на резисторе 7 и напряжения на конденсаторе 9.

Величина третьего резистора 7 определяется как

4U l

м

tp

При таком построении схемы процесс восстановления (интервал времени tg) и процесс разряда конденсатора 9 (интервал времени t) при входном токе 1,| проходят за время tg , что и необходимо. Тогда частота импульсов f, генерируемых преобразователем, пропорциональна величине входного тока I,

При уменьшении входного тока t увеличивается, стремясь к величине to, но разница между величинами

и t.tt остается пренеб-В

Ct,

g + tp) а u,g

режиме малой по сравнению с величиной t. Преобразователь в этом случае достаточно точно выполняет функцию

38

преобразования входного тока в частоту импульсов f выходного сигнала в широком динамическом диапазоне, удовлетворяя выражению

f.

t (Un - Up)- С

Технико-экономический эффект от внедрения изобретения заключается в повышении точности в расширенном диапазоне входных токов.

Формула изобретения

Частотный преобразователь тока, содержащий входную шину, подключенную через последовательно соединенные первый резистор и времязадающий конденсатор к общей шине и к эмиттеру однопереходного транзистора, который второй базой соединен через второй резистор с первой шиной питания, а первой базой через третий резистор - с выходной шиной, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точнс сти в большом динамическом диапазоне преобразуемого входного сигнала, в него введены два биполярных транзистора и четвертый резистор, при этом коллектоз первого биполярного транзистора соединен с эмиттером второго биполярного транзистора и с общей точкой первого резистора и времязадающего

конденсатора, коллектор второго биполярного транзистора соединен с входной шиной, а база - с первой базой одногйреходного транзистора, база первого биполярного транзистора

соединена с выходной шиной и через четвертый резистор - с общей шиной и эмиттером первого биполярного транзистора.

CM