Преобразователь частоты в напряжение Советский патент 1991 года по МПК H03M1/60 H03K9/06 

Изобретение относится к телемеханике и информационно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах телеметрии.

Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение диапазона преобразуемых частот.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; гна фиг. 2.. - схема реализации управляемой резистивной матрицы на множительном цифроаналоговом преобразователе; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит источник 1 напряжения смещения, формирователь 2 управляющих импульсов, генератор 3 дозированных импульсов, фильтр 4 низких частот, входную и выходную шины 5 и 6 соответственно.

Источник 1 напряжения смещения выполнен на формирователе 7, генераторе 8, счетчике 9, регистре 10, формирователе 11, пиковом детекторе 12, управляемой резистивной матрице 13.

Формирователь 2 управляющих импульсов выполнен на резисторе 14, компараторе 15, конденсаторе 16, инверторе 17, диодах 18, 19, резисторах 20, 21, 22.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал UBx через резистор 21 поступает на вход компаратора 15. На выходе компаратора формируются прймоугольО

Ч)

о о

OJ

ные импульсы Us с частотой, равной частоте выходного сигнала. В дальнейшем эти импульсы дифференцируются RC-цепочкой на резисторе 14 и конденсаторе 16, формирующей короткие импульсы, совпадающие с фронтами прямоугольных импульсов компаратора 15. Импульсы дифференцирующей RC-цепбчки инвертируются инвертором 17. Диодами 18 и 19 на входе генератора 3 дозированных импульсов выделяются короткие положительные импульсы, совпадающие с фронтами прямоугольных импульсов компаратора 15 Ue.9. Частота следования импульсов равна удвоенной частоте входного сигнала. Для компенсации задержки отрицательных импульсов Ue,9, вносимой инвертором 17, осуществляется смещение фронтов прямоугольных импульсов компаратора 15 Us на величины т.см и ten, путем введения смещения входа компаратора через резистор 22. При этом вели- чину напряжения смещения UCM(UBX) необходимо выбирать такой, чтобы т.См + tcw+ т.3. При этом длительность периодов следования импульсов на входе генератора 3 будет соответствовать длительности полупериодов прямоугольных импульсов компаратора 15 и,следовательно,длительности полупериодов входного сигнала. Для синусоидального сигнала tCM т.см+ т.См и, таким образом, т.3 2 Тем.

Напряжение смещения UCM для компаратора 15 определяется по формуле

Um.. (1)

I BX

исм Um -sin

I вх

где Um - амплитуда входного сигнала, Твх - период входного сигнала. Таким образом, при известной т,з частоту входного сигнала можно увеличить до значения, определяемого по формуле

Тмакс тД-(2)

1 -TO Твх можно с допустимой

2 -t3 1

При Тз

погрешностью преобразовать формулу /1/ следующим образом:

и -II к

UCM - Um

Тв

(3)

В соответствии с формулой /3/ UCM пропорционально Um, IBX и t3. Амплитуда входного сигнала Um определяется с помощью пикового детектора 12 в каждом полупериоде входного сигнала. По окончании полупериода с задержкой, необходимой для окончания процесса переключения компаратора 15, производится сброс пикового детектора 12 (U12) импульсы формирователя 11 импульсов (Uie). Напряжение с выхода пикового детектора 12 поступает на вход

управляемо резистивной матрицы 13. Генератор 8 формирует последовательность импульсов с частотой fi4 fax, которые поступают на вход счетчика 9 и в течение каждого полупериода входного сигнала ведется подсчет количества поступивших импульсов. Код на выходе счетчика 9 пропорционален fBx. В конце каждого полупериода входного сигнала по переднему фронту импульса формирователя 7 импульсов (Ui), производится запись выходного кода счетчика 9 в регистр 10, а импульсом формирователя 11 импульсов (Uie) осуществляется сброс счетчика 9. Код с выхода регистра 10,

пропорциональный частоте входного сигнала, поступает на управляющие входы управляемой резистивной матрицы 13, устанавливая соответствующий коэффициент передачи последней. Номиналы резисторов управляемой резистивной матрицы 13, а также коэффициент передачи пикового детектора 12 и частота генератора 8 выбираются таким образом, что на выходе управляемой резистивной матрицы формируется

напряжение UCM, определяемое из /3/.

Импульсы с частотой 2 fBx (Us.g) поступают на вход генератора 3 и на выходе последнего формируется последовательность импульсов постоянной вольтсекундной площади (Uio). Данные импульсы поступают на вход ФНЧ 4, на выходе которого выделяется постоянная составляющая (UBMX), пропорциональная частоте входного сигнала.

Формула из обретения

Преобразователь частоты в напряжение, содержащий последовательно соединенные формирователь управляющих импульсов, генератор дозированных импульсов и фильтр низких частот, выход которого является выходной шиной, первый вход формирователя управляющих импульсов является входной шиной, а второй вход подключен к источнику напряжения смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона преобразуемых частот, первый вход источника напряжения смещения подключен к входной шине, а второй вход-к выходу формирователя управляющих импульсов, причем источник напряжения смещения выполнен на генераторе, счетчике, регистре, пиковом детекторе, управляемой резистив- ной матрице и двух формирователях импульсов, вход первого из которых является вторым входом источника напряжения смещения, а выход подключен к входу второго формирователя и входу занесения регистра, информационные входы которого подключены к соответствующим выходам счетчика,

тактовый вход которого подключен к выходу генератора, а вход установки в ноль ббъеди- нен с управляющим входом пикового детектора и подключен к выходу второго формирователя, информационный вход пикового детектора является первым входом

источника напряжения смещения, а выход подключен к аналоговому входу управляемой резистивной матрицы, выход которой является выходом источника напряжения смещения, а цифровые входы подключены к соответствующим выходам регистра.

Изобретение относится к телемеханике и информационно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах телеметрии. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона преобразуемых частот. В устройстве, содержащем источник 1 напряжения смещения, формирователь 2 управляющих импульсов, генератор 3 дозированных импульсов и фильтр 4 низких частот, введены формирователь 7, пиковый детектор 12, управляемая рези- стивная матрица 13, генератор 8, счетчик 9, регистр 10, формирователь 11, представляющие собой источник 1 опорного напряжения. Введение указанных блоков позволило скомпенсировать задержку инвертора17 с учетом амплитуды и частоты входного сигнала. 3 ил. Ё

Фиг. г

ut

и,

u

вш

Фиг.З