ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУИ1лТ-:'ПН:М'^]^лИЧГПУ| ^ I Советский патент 1973 года по МПК H03M1/60 

1

Изобретение относится к технике телеизмерений и может быть использовано в передающих устройствах телеметрии, телемеханики, связи.

В технике телеизмерений широко применяется преобразование напряжения в частоту на основе интегрирования входного сигнала.

Известен, например, преобразователь напряжения в частоту импульсов с поочередным интегрированием входного напряжения, содержащий входное устройство, два генератора линейно-изменяющегося напряжения (интегратора), две схемы сравнения, триггер (коммутатор) и транзисторные ключи.

Применение в известном преобразователе двух схем сравнения, во-первых, усложняет схему, а во-вторых, не обеспечивает из-за неидентичности параметров элементов двух сравнивающих устройств равенства длительности импульсов и пауз в выходном напряжении.

Предложенный преобразователь напряжения в частоту содержит одну схему сравнения, подключенную к генераторам линейноизменяющегося напряжения через схему «ИЛИ, причем к обкладкам времязадающих конденсаторов генераторов линейно-изменяюндегося напряжения подключены входы схемы «ИЛИ и через резисторы - источник входного сигнала. Выход схемы сравнения соединен со счетным входом триггера, один выход которого через транзисторный ключ соединен с времязадающим конденсатором одного генератора линейно-изменяющегося напряжения, а другой выход через другой транзисторный ключ соединен с времязадающим конденсатором второго генератора.

Предложенный преобразователь напряжения в частоту позволяет получить равные по длительности импульсы н паузы. Кроме того, он проще известных.

На фиг. 1 показана блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - его принципиальная схема.

В схему преобразователя входят: схема сравнения /, два генератора линейно-изменяющегося нанряжения 2, 3, схема «ИЛИ 4,

триггер 5, транзисторные ключи 6, 7, входная цепь 8.

Входной сигнал по цепи 8 поступает на входы генераторов линейно-изменяющегося напряжения 2, 3, которые работают поочередко, преобразуя сигнал в линейно-изменяющееся напряжение, поступающее через схему «ИЛИ 4 на схему сравнения /. В момент совпадения выходного напряжения генератора с опорным на выходе схемы сравнения появляется импульс, который поступает на вход счетного триггера 5. Триггер соединен через транзисторные ключи 6, 7 со входами генераторов и производит блокировку одного из них во время работы другого.

При включении нанряжения питания триггер о может находиться в любом положении. Пусть в начальный момент (транзистор TI закрыт) положение триггера 5 таково, что управляемый им транзистор Т открыт, :а транзистор 1з закрыт. При этом напряжение на конденсаторе Ci равно сумме падений напряжения на транзисторе Т и диоде Д4- Конденсатор С, изолированный от остальной схемы закрытыми диодами Д,2 и Дз, заряжается по линейному закону от двух источников напряжения: источника питания i и входного напряжения Увх- В момент равенства напряжения UK на конденсаторе Cz и опорного напряжения Пои на сопротивлении RI диод Д2 схемы «HJIM открывается, и в обмотке Wz трансформатора Тр возникает ток, в результате чего запускается блокинг-генератор на транзисторе Т. Импульс блокинг-генератора перебрасывает триггер. При этом транзистор Т закрывается, а транзистор Гз открывается. Конденсатор С разряжается до напряжения, равного сумме падений напряжения на открытом транзисторе TZ и диоде Дз. Диод Дг при этом закрывается, отключая обмотку положительной обратной связи W2- По этой причине блокинггенератор генерирует- лишь один импульс. Конденсатор Ci изолируется от остальной цепи закрытыми диодами Д1 и Д4 и заряжается по линейному закону от двух источников напряжения: источника питания i и входного напряжения t/Bx- В момент равенства напряжения - UK на конденсаторе Ci и опорного напряжения - t/on на сопротивлении 1 диод Д1 схемы «ИЛИ открывается, подключая цепь положительной обратной связи блокинг-генератора. Блокинг-генератор генерирует импульс, который возвращает триггер в исходное положение. Конденсатор Ci разряжается и цикл работы устройства повторяется.

Импульсы на выходе триггера имеют прямоугольную форму. Начало их совпадает с моментом равенства опорного напряжения Lon и напряжения UK на конденсаторе Ci, а конец- с моментом сравнения опорного напряжения и напряжения UK на конденсаторе Сг.

Благодаря применению двух генераторов линейно-изменяющегося напряжения ликвидируется погрешность преобразования, вызванная конечным временем разряда конденсаторов, так как к началу заряда каждый из конденсаторов за время, равное полупериоду выходпого сигнала,- успевает полностью разрядиться.

Напряжение, до которого заряжаются конденсаторы Ci и Ct определяется по формуле:

tt

и, и,п 1, it (IE + /вх) dt,

i i

где С - емкость конденсаторов d и С (С

Ci C2);

ic - зарядный ток конденсатора С; ijE - составляющая зарядного тока, определяемая напряжением питания вх - составляющая зарядного тока, определяемая входным напряжением

в.

вх(1вх

R

к- -().

с

Отсюда время заряда каждого конденсатора

/- к-С

ie + isx

С другой стороны напряжение на конденсаторе UK определяется как:

и,,,, + и, и,и,,-и,, + и,,,

где , - падение напряжения на сопротивлении Ri;

Уд, - падение напряжения на диоде До.

Напряжения L/д, и U, определяются тем значением порогового дифференциального сопротивления диодов, при котором формируется передний фронт выходного импульса блокинг-генератора. Так как в преобразователе используется одно сравнивающее устройство и Uon одно л то же, то очевидно, что Уд, с известной степенью приближения равно Un, учитывая разброс характеристик диодов, и следовательно

UK, к, и /а п

где и - длительность импульса, определяемая значением L/KI

п - длительность паузы, определяемая значением UK,

При этом период выходных прямоугольных импульсов преобразователя напряжения в частоту равен

Г .

Е -1- /вх

а частота следования импульсов на выходе преобразователя напряжение - частота равна

гЕ I /вх

f - JL - Ё + вх Г 2f/,C 2f/K С

fo + KU,

где fo - частота преобразования при 65К - коэффициент пропорциональности.

Предмет изобретения

Преобразователь напряжения в частоту, содержащий входной каскад, подключенный ко входам двух генераторов линейно-изменяющегося напряжения, триггер, выходы которого через транзисторные ключи соединены со входами генераторов линейно-изменяющегося напряжения, схему сравнения, отличающийся тем, что, с целью получения равенства длительности импульсов и пауз выходного напряжения II упрощения преобразователя, в него введена схема «ИЛИ, выход которой соединен с одним входом схемы сравнения, ко второму входу которой подключен источник опорного напряжения, выход схемы сравнения подключен к счетному входу триггера, к обкладкам времязадающих конденсаторов генераторов линейно-изменяющегося напряжения подключены входы схемы «ИЛИ и через резисторы подключен источник входного напряжения.