ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ СЛЕДОВАНИЯИ Л\ ПУЛЬСОВ Советский патент 1971 года по МПК H03M1/60 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для преобразования напряжения постоянного тока в частоту следования импульсов, используемым в электроизмерительной технике, в частности, для построения частотно-цифровых приборов и систем.

Известны преобразователи напряжения низкого уровня в частоту следования импульсов, построенные по компенсационной схеме. Они содержат узел вычитания входного напряжения и напряжения с выхода цепи обратной свяЗИ, осуществляюш,ей преобразование выходной частоты в напряжение компенсации, последовательно соединенные с выходом узла вычитания усилитель постоянного тока и управляемый генератор и цепь обратной связи.

Недостатком таких преобразователей является низкое быстродействие, определяемое наличием фильтра низких частот на выходе цепи обратной связи, которая производит преобразование выходной частоты в напряжение компенсации.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя напряжения низкого уровня в частоту, построенного по компенсационной схеме.

тудно-импульсного модулятора с присоединенным К его выходу фпк;снрующ1им элементом и быстродействующего преобразователя напряжения высокого уровня в частоту, к выходу которого присоединен генератор пилообразного напряжения. При этом выход генератора пилообразного напряжеНПЯ соединен с одним из входов амплитудно-импульсного модулягора, коммутируемого по второму входу

выходными импульсами управляемого генератора, выход фиксирующего элемента соединен со входом быстродействующего преобразователя напряжения высокого уровня в частоту и, кроме того, через делитель нанряжения подан на узел вычитания в качестве напрял ения компенсации.

На чертеже представлен предлагаемый преобразователь напряжения низкого уровня в частоту следования импульсов.

Он содерлсит узел вычитания 1, усилитель постоянного тока 2, управляемый генератор 3, цепь обратной связи 4, амплитудно-импульсный модулятор 5, фиксирующий элемент 6, преобразователь 7 напряжения высокого

уровня в частоту; генератор 8 пилообразного напряжения -и делитель напряжения 9.

читания 1. Выход генератора 3, являю1ци11ея выходом преобразователя, еоедкиен е одним входом модулятора 5, к выходу которого присоединен фиксируюЩНЙ элемент 6. Выходной сигнал элемента 6 нодаи на последовательно соединенные преобразователь 7 и генератор 8. Выход генератора 8 соединен со вторым входом модулятора 5. Выход фи ссиру1ощего элемента 6 также соединен через делитель напряжения 9 со вторым входол: узла вычнтания 1.

Преобразователь работает следующим образом.

Разомкнем мыеленно день: выход делителя напряжения 9 - вход узла вычитания /. До подачи входного нанряжения быстроде11ствующий преобразователь 7, построенный, папример, как интегрирующий с импульсной обратной связью, генерирует импульсы, частота которых определяется лигаь внешним смещением. Импульсы час готы преобразователя 7 запускают генератор 8, выходной сигнал которого в качестве опорного ноступает на один вход модулятора 5, который может быть представлен, как двухнаправленный «ключ. Так как до подачи входного напряжения частота на выходе генератора 3 равна пулю, то модулятор 5 не управляется по второму входу и напряжение на выходе фиксфмоидего элемента 6 равно нулю.

При подаче входного преобразуемого напряжения и.мпульсы частоты генератора 3 коммутируют модулятор 5 но второму входу. Вследствие того, что и а выходе нахо;итгся элемент 6, например конденсатор, оно запоминает амплитуду промодулированных импульсов генерагора 8.

Рассмотрим общий елучай, когда в момепт подачи входного напряжения выходная частота генератора 3 выгпе частоты на выходе преобразователя 7 (практически это всегда имеет место при соответстБуюп;е.м вьюо|)е коэффициента передачи цени уснлитель 2 - генератор 3 и выборе начальной частоты нреобразователя 7. Первый же импульс генератора 3, прищедщий произвольно отное«тельно импульса с преобразователя 7 или (что то же самое) с момента запуска генератора 6, «переписывает на выход элемента 6 то выходное значение напряжения генератора 6, до которого оно успело дорости. Так как па выходе элемента 6 включен быстродействуюнгий преобразователь 7, то его выходная частота возрастает и запуек геператора 8 происходит раньще. При этом, если частота reiiepaTOpa 3 не изменилаеь, то к моменту прИхода его следующего имнульса на модулятор 5 опорное напряжение на выходе генератора 8 будет больще, чем в предыдущем моменте. Это enie больще увеличивает напряжение па выходе элемента 6. Этот рост нанряжения на элементе 6 происходит до тех пор, пока оно пе станет постоянным в паузах между очередным приходом импульсов с выхода генератора 3. Но это происходит тогда, когда частота на

ьыхо.ае генератора 3 и преобразователя 7 сравняются. Весь переходныйпроцесс в такой ciiCTCMC занимает до 10 периодов выходной частоты.

5 При этом в установивщемся состоянии, т. е. 1чогда часюты с|)авняются, напряжение на выходе эле.мента 6 гфонорционально как часюте на выходе генератора 3, так и частоте г.реобразователя 7. Таким образом, получение

0 анало ового сигнала пропорционально частоте возможно без нрименепия фильтра пизких чаетот.

ria.viH расс.матривался случай, когда выходпая частота генератора 3 в иереходном процессе не изменилась. В действительности же, так как цель преобразователя частоты в напряжение находится в замкнуто цепи преобразова пя на ряжения в частоту, то выход 1ая частота е; ератора 3 в ереходпол1 режи0 ме не оетаетея постоянной.

Де1 ствитель 0, увеличе} ие на выходе элеме та о обозначает и рост напряжения ком 1епсаци а выходе узла вычита 1ия У. Это 1риводит к ул еньи1ени 0 ачально5 о россо -ласова,;я, одачей входHOio па ряжепия. При этом вследствие того, что обрат а5 бь стродействуюн с, это 1ачаль ое рассо тасование быстро сводится к пулю. В ереходно.м процессе

0 каждое (увеличение) напряжения а выходе элемента О сонровождается некоторым у.меньщением частоты генератора 3, т. е. 1 роцесс равенства частот генеРаюра 3 и реобразователя 7 в соответству 05 Щсе этому равенство входного и компенсирующего на 1ряжений в зам.нутой системе нроисходит несколько быстрее, чем в рассмотренном раньще случае, выход цепи обратной связ-и (выход делителя напряже ия 9) не

0 был одан на вход узла вычитания I.

Следует отметить, что точностные характеристики предложенного преобразователя определя отся в основ ом, исполнением быстродеиству ощего 1реобразователя на ряжения

5 высоко -о уровня в частоту 7. Это видно из рассмотре ия цени обратной связи 4. Действительно, так как в установивщемся режиме частоты на выходе генератора 3 и выходе преобразователя 7 равны, то узлы 5, 6, 8

0 раеематривать находящимися в прямой цепи

10 отнощепи О к преобразовател о 7, входное

нанряжение которого пропорционально выход ой частоте.

Быстродействующий нреобразователь напряже ия высокого уровня в частоту достаточно просто реализуется с погрещность о 0,1% и ниже при ие ользовании интегратора с ороговым элеме том а выходе и импульсной обратной связь О.

Предмет изобретения

читания входного напряжения и напряжения с выхода цепи обратной связи, последовательно соединенные с выходом узла вычитания усилитель постоянного тока и управляемый генератор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, цепь обратной связи содержит амллитудно-имиульсный модулятор с фиксирующим элементом на выходе, преобразователь напряжения высокого уровня в частоту следования импульсов, делитель напряжения и генератор пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом ,преобразователя Напряжения высокого уровня в частоту следования импульсов, а выход - с первым входом амплитудно-импульсного модулятора, второй

вход которого подключен к выходу управляемого генератора; выход фиксирующего элемента соединен со входом преобразователя напряжения высокого уровня в частоту следования импульсов и входом делителя «а-пряжения, выход которого -подключен к одному из входов узла вычитания.

L

Н h