Преобразователь период-напряжение Советский патент 1992 года по МПК H03K5/00 

Фиг1

V&,

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах приема и обработки информации с частотным ее представлением, путем преобразования времени периода импульсной последовательности типа меандр в величину напряжения постоянного тока.

Целью изобретения является расширение области использования за счет формирования сигнала сложной формы.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Преобразователь содержит ключи 1 и 2. Ключ 1 замыкается на время присутствия на его входе отрицательного потенциала. Ключ 2 замыкается на время присутствия на его управляющем входе напряжения - тока положительной полярности.

Преобразователь включает также интеграторы 3 и 4, операционные усилители 5 и 6, диоды 7 и 8, сумматор 9, назначением которого является формировать на своем выходе постоянное напряжение, величина которого пропорциональна разности напряжений на его двух входах в каждый момент времени, выходную шину 10 и выходную шину 11. На чертеже также приведены примеры выполнения интеграторов 3, 4, ключей 1 и 2, формирователя коротких импульсов тока 12, в виде дифференцирующей цепи и сумматора 9, которые, по мнению автора, являются оптимальными для заявленного технического решения. Общая шина 14 соединена с неинвертирующими входами операционных усилителей 5 и 6.

Импульсная последовательность UBx, поданная на шину 10, представляет из себя меандр, период которой преобразуется в постоянное напряжение.

В том случае, если преобразуемая частота, не является меандром, то она предварительно преобразовывается в меандр, например, с помощью счетного триггера, срабатывающего от передних фронтов импульсов преобразованной частоты.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени ti в установившемся режиме (см, фиг. 2) на шине 1 присутстеуе положительное напряжение UBX. Заметим, что входные импульсы имеют разную полярность, но по модулю постоянну.о амплитуду.

При указанной полярности напряжения - напряжение с выхода интегратора 3 отрицательной полярности и это напряжение убывает во времени. Напряжение с выхода интегратора 4 положительной полярности IJ4 и оно во времени увеличивается. Напряжение с выходов усилителей 5 и б соответственно положительное и отрицательное, от которых диоды 7 и 8 смещаются в обратном направлении. Ключи 1 и 2 разомкнуты. Напряжение ивых на шине 11 равно разности

напряжений на его входе, которая со временем остается постоянной, т. к. насколько уменьшилось отрицательное напряжение с выхода интегратора 3, настолько увеличилось положительное напряжение с выхода

0 интегратора 4. Такое состояние будет продолжаться до момента времени t2. В момент времени ta на входной шине 10 сформировалось отрицательное напряжение UBx и на выходе формирователя 12 сформировался

5 импульс тока отрицательной полярности, под действием которого произошло замыкание ключа 1. Напряженнее выхода интегратора 3 в указанный момент времени стало равным нулю, и поэтому напряжение близко

0 к нулю и с выхода операционного усилителя 5 и поэтому кратковременное замыкание ключа 1 состояние интегратора 3 не изменило. Под действием отрицательного напряжения на шине 10 на выходе интегратора 3

5 линейно происходит во времени нарастание отрицательного напряжения, тогда как на выходе интегратора 4 происходит во времени линейное убывание положительного напряжения.

0 Разность потенциалов между выходами интеграторов 3 и 4 постоянна и поэтому постоянно и выходное напряжение с выхода сумматора 9, т. е. Увых на шине 11. В момент времени тз величина напряжения с выхода

5 интегратора 4 стала равной нулю и в этот момент произошла смена полярности входного напряжении с отрицательного на положительное, с выхода формирователя 12 сформировался токовый положительный

0 импульс, под действием которого произошло замыкание ключа 2, но так как в этот момент на выходе усилителя б напряжение равно нулю, то оно на состояние интегратора 4 никакого влияния не оказало.

5 В момент времени t4 произошло уменьшение периода входных импульсов и смена полярности с положительной на отрицательную, вследствие чего сформировался импульс с формирователя 12 тока отрицаQ тельного направления и произошло замыкание ключа 1, К этому моменту времени напряжение с выхода интегратора 3 осталось отличным от нуля и отрицательной полярности поэтому с выхода операционного

5 усилителя 5 напряжение положительной полярности через замкнутый ключ 1 быстро разряжает конденсатор интегратора 3 до нуля (образуется 100% отрицательная обратная связь между выходом и входом усилителя 5), Вследствие этого изменяется

разность напряжений на входах сумматора 9 в сторону ее уменьшения, и как следствие выходное постоянное напряжение скачком становится меньше, т. е. становится в соответствии с новым периодом входной им- пульсной последовательности, т. е. насколько-уменьшился период входной импульсной последовательности, настолько изменилась и величина выходного постоянного напряжения.

Далее работа аналогична рассмотренной до момента времени te. После момента te произошло увеличение периода преобразуемой частоты - на шине 10 UBx. В момент te напряжение на выходе интегратора 3 11з достигло нуля и далее стремится стать положительным, но на выходе операционного усилителя 5 напряжение становится отрицательным, и оно отпирает диод 7, т. е. образуется 100% отрицательная обратная связь в операционном усилителе 5, вследствие чего дальнейший прирост напряжения на интеграторе 3 невозможен и величина напряжения с интегратора 3 до момента времени п устанавливается близкой к нулю, тогда как напряжение с выхода интегратора 4 Щ продолжает линейно увеличиваться до момента времени t , в связи с этим линейно увеличивается разность напряжений между входами сумматора 9 и на выходной шине 11 Un. В момент времени ta произошло уменьшение периода преобразуемой импульсной последовательности и полярность входного напряжения стала положительной, кратковременно замкнулся ключ 2 и конденсатор интегратора 4 быстро разрядился до нуля, в соответствии с этим и уменьшилось выходное напряжение Un.

Далее работа аналогична,

Достоинством предложенного технического решения является увеличение быстродействия с одновременным отсутствием пульсаций в выходном напряжении при отсутствии изменений времени между полупериодами входных импульсов.

Формула изобретения

Преобразователь период-напряжение, содержащий два ключа, два интегратора и сумматор, выход которого соединен с выходной шиной, а его два входа - с первыми выводами соответствующих ключей, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования путем формирования сигнала сложной формы, в него дополнительно введены формирователь коротких импульсов, два операционных усилителя, два диода, входы интеграторов и формирователи коротких им пульсов соединены с входной шиной преобразователя, неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с общей шиной, и инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены с соответствующими входами сумматора и соответствующими выходами первого и второго интеграторов, с анодом первого и катодом второго диодов, катод и анод которых соответственно соединены с выходами первого и второго операционных усилителей и с вторыми выходами первого и второго ключей, входы управлений которых соединены с выходом формирователя коротких импульсов.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах приема и обработки информации с частотным ее представлением путем преобразования времени периода импульсной последовательности типа меандра в величину напряжения постоянного тока. Целью изобретения является расширение области использования за счет формирования сигнала сложной формы и быстродействие преобразователя. Преобразователь содержит два ключа 1 и 2, два интегратора 3 и 4 и сумматор 9. За счет введения двух операционных усилителей 5 и 6 и двух диодов 7 и 8 формирователя коротких импульсов 12 при уменьшении периода преобразуемой частоты выходное напряжение изменяется мгновенно, что повышает быстродействие преобразователя. 2 ил.