ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЕ — ЧАСТОТА Советский патент 1971 года по МПК H03M1/60 

Изобретение относится к области цифровой электро-измерительной техники.

Известны преобразователи напряжение - частота (ПНЧ) с импульсной обратной связью, содержащие интегратор, блок сравнения и формирователь имнульсов обратной связи.

С помощью известных устройств трудно получить высокую точность преобразования напряжений малого уровня при сохранении высокого быстродействия.

Цель изобретения - повысить точность преобразования. Это достигается при.менением дополнительного усилителя постоянного тока по схеме МДМ (модулятор - усилитель переменного тока-демодулятор) и интегрирующей / С-цепи, входы которой соединены со входом преобразователя и выходом формирователя импульсов обратной связи, а выход через усилитель подключен ко входу интегратора ПНЧ.

Блок-схема предлагаемого ПНЧ представлена на чертеже и содержит интегратор /, представляющий собой интегрирующий усилитель постоянного тока с непосредственными связями, блок 2 сравнения, формирователь 3 импульсов обратной связи стабильной вольт-секундной площади, интегрирующую С-цепь 4 на два входа и усилитель 5 по схеме МДМ.

Блоки 1, 2 н 3 относятся к известной схеме ПНЧ с импульсной обратной связью.

Введение дополнительной интегрирующей С-цепи и усилителя МДМ позволяет уменьщить составляющую погрещности за счет дрейфа нуля интегратора до желаемых пределов.

При наличии дрейфа напряжение на емкости интегрирующей С-цепи 4 (для некоторого момента времени t)

с ff .d,

где , Ri, KB - соответственно величина сопротивлениярезисторов6, 7, 8;

Cg - величина емкости интегрирующего конденсатора 9; - Дрейф нуля усилителя интегратора.

При t: T: Rs-Cg (установивщийся режим) и.меем

--| °-Соответственно на выходе усилителя 5 будет напряжение, в К раз (где /С-коэффициент усиления усилителя 5) большее, т. е.

..

Поскольку это напряже30 ние имеет полярность, противоположную по

к At/,

усилителя 5 на входе интегратора приведет к компенсации напряжения дрейфа до величины, определяемой статизмом замкнутой системы регулирования. Следовательно, погрешность известного ПНЧ, источником которой является дрейф нуля УПТ с непосредственными связями, удается снизить до величины, характерной для усилителей

Поскольку дрейф нуля есть величина, весьма медленно изменяющаяся во времени, к устройству компенсации дрейфа предъявляются весьма низкие требования по быстродействию. В частности, в качестве усилителя 5 можно использовать усилитель МДМ с контактным модулятором, который обладает очень малым дрейфом нуля. К стабильности коэффициента К. его усиления жестких требований не предъявляется.

Для того, чтобы переменная составляющая напряжения на емкости Сд интегрирующей С-цепи, усиленная усилителем 5, не оказывала влияния на работу ПНЧ, достаточно выбрать большую величину постоянной .

В то же время малая скорость изменения дрейфа нуля не лимитирует верхнюю границу значения т 8-С9.

Следует отметить, что дополнительная КС-цепь в незначительной степени шунтирует вход ПНЧ; в силу большой постоянной времени т У 1о-С9 где RIQ - величина сопротивления резистора 10 и может быть выбрана существенно превышающей величину сопротивления RS, важно лишь обеспечить равенство

, Ае

чтобы напряжение f/c при отсутствии Af/o „ было равно нулю. Введение схемы компенсации дрейфа нуля никак не снижает быстродействия устройства в целом, поскольку в силу высокого быстродействия ПНЧ (блоки /, 2 и 5) любые изменения i/x быстро компенсируются за счет импульсов связи, так что на емкости дополнительной RC-цепи исключается возможность накопления зарядов, обусловлепных изменениями Ux, и максимальная величина напряжения U никогда не превысит

величину Ai/o .

а

Таким образом, предлагаемое устройство при незначительном усложнении схемы- и сохранении высокого быстродействия, свойственного ПНЧ с импульсной обратной связью, позволяет значительно повысить точность преобразования напряжений малого уровня.

Предмет изобретения

Преобразователь напряжение-частота, содержащий интегратор, блок сравнения и формирователь импульсов обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования при сохранении высокого быстродействия, он содержит усилитель постоянного тока, выполненный, например, по схеме МДМ, и интегрирующую RCцепь, входы которой соединены со входом преобразователя и выходом формирователя импульсов обратной связи, а выход через усилитель постоянного тока подключен ко входу интегратора.