Преобразователь напряжения в частоту Советский патент 1990 года по МПК H03C3/00 

I

-L

- (Г )(+.1)

11« + . + У«в

,,с6

П.С

6 + Р8)с,

-L

+.1)

UI« . + У«в

. + У«в

П.С

6 + Р8)с,

Изобретение относится к автоматике, телемеханике и измерительной технике. Цель изобретения - повышение линейности характеристики преобразования при уменьшении асимметрии ее крутизны при разнополярных входных сигналах. Устройство содержит два операционных усилителя 1 и 2, два ключа 3 и 4, два конденсатора 5 и 6, четыре резистора (Р) 7 - 10 и формирователь частотно-импульсно-модулированных (ЧИМ) сигналов 11, состоящий из операционного усилителя 12, управляемого ключа 13, трех Р 14 - 16 и Р 17 отриц. обратной связи. При достижении выходным напряжением операционного усилителя 1 уровня напряжения положит. (отриц.) полярности на выходе формирователя ЧИМ сигналов 11, напряжение с выхода операционного усилителя 2 изменит свою полярность на противоположную и на выходе формирователя ЧИМ сигналов 11 установится отриц. (положит.) напряжение. Цель достигается введением формирователя ЧИМ сигналов 11 при равенстве на его выходе напряжений положит. и отриц. полярности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Для обеспечения правильно работы Су С,; R, R 2R ; Р. R

предложенного устройства необходимо,

согласно выражениям (2) и (4) выпол-При выполнении этих ус лав и выраженять следующие условия:нне (5) примет вид

Отсюда следует, что для получения линейной характеристики преобразования необходимо обеспечить

и; -и; и„ .(в)

При этом вьфажение (5) преобразуется к виду

f,

Дг.

В предлагаемом преобразователе напряжения в частоту выполнение условия (8) согласно выражениям (1) и (3) и при U19 0 обеспечивается для

R

п

R,5 i причем

U

-и.

и.

(Ю)

и-и to

Указанное условие выполняется на практике с очень высокой точностью, что при выполнении условия (6) обеспечивает увеличение линейности характеристики преобразования и уменьшение асимметрии ее крутизны при разнопо- лярных входных сигналах (К)

К.

К

1

8К7С5и„

Этот случай покачан на Лиг. 2 в интервале времени t$ - t0. При этом на сигнальный вход 18 подается разно- полярный сигнал, на первый управляющий вход 19 поступает нулевой сигнал, на второй управляющий вход 20 поступает постоянное, положительное напряжение (Лиг. 2 а, б, в).

Соответствующим выбором параметра i UH можно добиться частичной компенсации погрешности линейности при нарушении условия (6). Получение тре1

(7)

буемого параметра UM достигается изменением напряжения на первом управляющем входе J 9 преобразователя напряжения в частоту.

При выполнении условий (6) и (8), как следует из (9), предложенный преобразователь напряжения в частоту обеспечивает преобразование отношения двух сигналов в девиацию частоты

30

if.

(12)

35

1U,в

8 с 5 й г Этот случай показан на Ьиг. 2 в интервале времени ts - t. При этом на сигнальный вход 18 и второй управляющий вход 20 подаются изменяющиеся сигналы положительной полярности (фиг.2а, б).

Кроме того, в случае, когда R,7

R

19

и напряжение на сигнальном вхо

де 18 равно нулю, в предложенном предо образователе напряжения в частоту производится преобразование квадрата отношения двух сигналов в девиацию частоты, что подтверждается при подстановке в выражение (7) выражений (О и (3)

45

Af,Ro

(

U,i

иГ

)

(13)

8R% RfC5 l io На фиг. 2 этот режим показан, на- 50 чиная с момента tg. При этом на сигнальный вход 18 подается нулевой сигнал, на первый управляющий вход I9 и на второй управляющий вход 20 подаются изменяющиеся сигналы положительной 55 полярности (фиг. 2 а, б, в).

Формула изобретения

. Преобразователь напряжения в частоту, содержащий первый операционный усилитель, выход которого соединен с его инвертирующий входом через первый конденсатор, последовательно соединенные первый резистор и второй резистор, второй вывод которого соединен с инвертируют - входом первого операционного усилителя, первый ключ, который включен между точкой соединения первого и второго резисторов и общей шиной, последовательно соединенные второй ключ и третий резистор, второй вывод которого соединен с неинвертирующие входом первого операционного усилителя, второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя, четвертый резистор, первый и второй выводы которого соединены соответственно с не- инвертирующим входом первого операционного усилителя и с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, и второй конденсатор, первый и второй выводы которого соединены соответственно с неинвертирующим входом первого операционного усилителя и с общей тиной, при этом управляющие входы первого и второго ключей соединены между собой, второй вывод перво- го резистора и вход первого ключа соединены между собой, и точка их соединения является сигнальным входом, а выход первого операционного усилителя - выходом преобразователя напряжения в частоту, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения линейности характеристики преобразования при уменьшении асимметрии ее крутизны при разнополярных входных сигналах, в него введен формирователь частотно-импульсно-модулированных сигналов, выход которого соединен с неинвертирующие входом второго операционного усилителя, вход управления полярностью частотно-иипульсно-модулированного сигнала соединен с выходом второго операционного усилителя и с точкой соединения управляющих входов первого и второго ключей, а вход напряжения смешения постоянного уровня частотно-импульсно-модулированного сигнала и вход сигнала управления амплитудой частотно-шпуль сно-модулиро- ванного сигнала Аормирователя частотно-импульсно -модулированных сигналов являются соответственно первым и вторым управляющими входами преобразователя напряжения в частоту.

Ш1ШМГ:,;

Фиг Z