Преобразователь частоты следования импульсов в напряжение Советский патент 1975 года по МПК H03K9/06 

1

Изобретение относится к импульсной Нике.

Известен преобразователь частоты следования импульсов в напряжение, содержащий триггер, соединенный с генератором линейноИзмеияющегося напряжения, и через дифференцирующую цепь и элемент задержки-с управляющим входом аналогового запоминающего устройстЕ а.

Известный преобразователь обладает большой инерционностью, так как для усреднения выходного напряжения в нем используется фильтр с больиюй ггостоянпой времени.Ч

Целью данного изобретения является нокышенне быстродействия иреоГ)разои:1те.1я.

Поставленная це,1ь достигается тем, что в преобразователь доиолинтельно введены схема сравнения и генератор эксионенциального напряжения, причем выход генератора лииейпо-изменяющегося напряжения соединеи с одним входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом генератора экспонеициального напряжения и входом аналогового запоминающего устройства, а выход схемы сравнения соединен с унравляющим входом генератора линейно-изменяющегося иаиряжения и с одним из уиравляющих входов генератора эксиоиенциальиого напряжения,

2

второй управляющий вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи.

На фиг. 1 представлена фуикциональиая схема иредлагаемого преобразователя частоты следования импульсов в напряжение; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясияющпе работу предлагаемого преобразователя.

Входом преобразователя является счетный вход триггера 1, который совместно с дифференцирующей цепью 2 управляет работой остальных блоков. Выход триггера 1 подключен к генератору 3 линейно-изменяющегося напряжения, работающему в режиме «старт- стоп, т. е. при постуилеиии «единичного уровня с выхода триггера 1 иаиряжение генератора 3 линейно-изменяющегося напряжения линейно возрастает, по окончании «еди1И1ЧНОГО уровня - перестает увеличиваться (заиоминается), а с ириходом на управляюишй вход импульса «сброса со схемы 4 сравнения, управляющий вход которой соединен с выходом триггера 1, генератор 3 линейноизменяющегося напряжения возвращается в исходное состояние (выходное напряжение равно нулю). Входы схемы 4 сравнения подключены к выходам генератора 3 линейно-изменяющегося напряжения и генератора 5 экспоненциального наиряжения, а выход - к управляющим входам геиератора линейно-изменяющегося напряжения и генератора экспоненциального напряжения. При равенстве входных напряжений схема 4 сравнения выдает импульсы малой длительности. Выход дифференцирующей цени 2, формирующей импульс при измененин состояния триггера 1 от «единичного к «нулевому, соединен с вторым входом генератора экспоненциального напряжения и через элемент задержки 6 - с управляющим входом аналогового запомииающего устройства 7, выход 8 которого является выходом преобразователя. Выходное напряжение генератора экспоненциального напряжения подается на вход аналогового запоминающего устройства 7, которое запоминает мгповеппое значение этого напряжения в момент прихода импульса с элемента задержки 6.

Предлагаемый преобразователь частоты следования импульсов в напряжение работает следующим образом.

Первый входной импульс (фиг. 2а) взводит триггер 1 (фиг. 26) и на выходе генератора лннейно-изменяющегося напряжения 3 появляется напряжение (фиг. 2в). Схема 4 сравнения управляющим уровнем нанряжения с выхода триггера 1 переводится в нерабочее состояние и на ее выходе присутствует уровень песравнения. Приход второго входного импульса вызывает измеиение состояния триггера 1, напряжение на выходе генератора 3 линейно-изменяющегося напряжения перестает расти и «запоминается, нричем величина этого напряжения иропорциональна периоду входных импульсов и определяется но формуле

f/cp KT(1),

где Уср - напряжение «сравнения, запоминающееся на выходе генератора линейно-изменяющегося напряжения; К - коэффициент пропорциональности; Т - период входных импульсов.

На выходе дифференцирующей цепи 2 появляется импульс, запускающий элемент задержки 6 и генератор экспоненциального напряжения. Схема 4 сравнения переходит в режнм сравнения, так как запрещающий «единичный уровень на ее управляющем входе отсутствует.

На выходе генератора экспоненциального напряжения возникает экспоненциально-убывающее напряжение U (фиг. 2г), онределяеjl

мое выражением У (/) Uf,(2),

где /э(0 - напряжение иа выходе генератора экспоненциального ианряжения; 6о const - начальное напряжение при t - 0; - постоянная времени формирующей RCценн.

При f/g (О LcpCxeMa 4 сравнения выдает нмпульс малой длительности (фиг. 2д), сбрасывающий выходное напряжение генератора лннейно-изменяющегося напряжения и

возвращающий генератор экспоненциального ианряжения к состоянию (Уд (о) f/o (фиг. 2 г). Момент сравнения /ср определяется из

Uo

(1) и (2) и равен

(3).

КТ

Генератор экспоненциального напряжения вновь вырабатывает напряжение согласно (2).

Через t.j (время задержки элемента задержки 6) имнульс с выхода элемента задержки б поступает на управляющий вход аналогового запоминающего устройства 7 н на его выходе 8 оказывается мгновенное значение экспоненционального напряжения, которое запоминается аналоговым запоминающим устройством 7 до следующего импульса элемента задержки 6 (фиг. 2е). Это напрянз (2) нри / /,

t

жение определяется

ср и равно и

3 -: /П.

К.Т

(4).

К1

Таким образом, на выходе преобразователя оказывается нанряжение, величина которого пропорциональна частоте.

Следующий импульс на входе вновь взводит триггер 1 и работа преобразователя повторяется. На выходе преобразователя получается ступенчатое напряжение (фиг. 2 ж), которое нри достаточно медленном изменении частоты можно считать ненрерывным.

Предмет изобретения

Преобразователь частоты следования импульсов в напряжение, содержащий триггер, соединенный с генератором линейно-изменяющегося нанряжения, и через дифференцирующую цень н элемент задержки - с управляющим входом аналогового запоминающего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены схема сравнения и генератор экспоненциального напряжения, иричем выход генератора линейно-измеияющегося напряжения соединен с одним входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом генератора экспоненциального напряжепия н входом аналогового запоминающего устройства, а выход схемы сравнения соединен с унравляющнм входом генератора линейно-изменяющегося нанряжения н с одним из управляющих генератора эксноненциальиого напряжения, второй управляющий вход которого соединен с вглходом дифференцирующей цепи.