Преобразователь знакопеременного напряжения в частоту Советский патент 1976 года по МПК H03K13/20 

ку с двусторонней относительно нуля напряжения зоной нечувствительности, например, содержит двуханодный стабилитрон 17. Ключи 8 и 9 на чертеже в качестве примера возможного выполнения изображены в виде полевых транзисторов с каналами п и р-типов соответственно. Выход интегратора 3 соединен с неинвертирующими входами компараторов 4 и 5. Инвертируюпднй вход компаратора 4 соединен через резистор 15 с источником положительпого опорного напряжения 6 и через ключ 8 - с общей шиной. Инвертирующий вход компаратора 5 соединен через резистор 16 с источником отрицательного опорного напряжения 7 и через ключ 9 - с общей шиной. Выход компаратора 4 соедипен с входом управления ключа 8, а выход компаратора 5 - с входом управления ключа 9. Между выходами компараторов 4 и 5 включены последовательно резисторы 10 и 11, а точка соединения этих резисторов между собой соединена с входом интегратора 3 через электрическую цепь 12. Выход 13 соединен с выходом интегратора, а выход 14 - с точкой соединения между собой резисторов 10 и 11. При отрицательном входном напряжении преобразователь действует следующим образом. Если выходное напряжение интегратора 3 положительно, то выходное напряжение компаратора 5 также положительно. Предположим, что выходное напряжение компаратора 4 отрицательно, тогда ключ 8 закрыт и на инвертирующем входе компаратора 4 имеет место положительное опорное напряжение, а напряжение на выходе 14 приблизительно равно нулю, но, во всяком случае, по абсолютной величине не превышает порогового папряжения цепи 12 (для изображенного на чертеже случая - напряжения зенеровского пробоя стабилитропа 18); так что ток через цепь 12 практически равен нулю, и выходное напряжение интегратора 3 увеличивается во времени пропорционально интегралу по времени от входного напряжения преобразователя, взятому с обратным знаком. При достижении выходным напряжением интегратора 3 значения, равного опорпому напряжению, выходное напряжепие компаратора 4 становится положительным, при этом ключ 8 замыкается и блокирует напряжение на инвертирующем входе компаратора 4, напряжение на выходе 14 становится положительным и равным среднему арифметическому значению напряжений насыщения по выходу компараторов 4 и 5 в положительную сторону и, во всяком случае, превышает пороговое напряжение цени 12, поэтому па вход интегратора 3 через цепь-12 втекает положительный ток, по абсолютной величине значительно превышающий ток через резистор 2, пропорциона.гьный входному нанряжению преобразователя, поэтому выходное напряжение интегратора 3 быстро уменьшается до нуля, после чего компаратор 4 вповь изменяет свое вУходное состояние, напряжепие на выходе 14 снова становится близким к нулю, выходное напряжение интегратора 3 снова начинает увеличиваться, и преобразователь продолжает действовать указанным образом циклически далее. Таким образом, при постоянном отрицательпом входном напряжении преобразователя на его выходе 13 имеют место положительные треугольные импульсы, задний фронт которых при надлежащем выборе электрических характеристик элементов преобразователя легко может быть получен настолько короче переднего фронта, определяемого абсолютной величиной входного напряжения преобразователя, что эти импульсы можно использовать как пилообразные, а па выходе 14 имеют место узкие положительные прямоугольные импульсы, амплитуда которых практически равна нороговому напряжению цени 12, а длительность ностояпна (равна длительности заднего фронта треугольных импульсов на выходе 13) и не зависит от величины входного папряжения преобразователя. Рассуждая аналогично, нетрудно убедиться, что при положительном входном напряжении преобразователя выходное напряжение компаратора 4 становится и остается отрицательным, а выходное напряжение компаратора 5 периодически на относительно короткое время переходит от положительного значения к отрицательному, при этом при постоянном входном напряжении преобразователя па выходе 13 имеют место отрицательные прямоугольные импульсы, частота следования которых пропорциональна абсолютной величине входного напряжения преобразователя, а длительность импульсов на выходе 14 от нее не зависит. В общем случае (при произвольно изменяющемся входном напряжении) форма импульсов на выходе 13 может отличаться от пилообразной, однако в любой момент времени, кроме моментов времени, попадающих в относительно короткие интервалы времени, соответствующие сбросу интегратора при наличии импульса на выходе 14, напряжение па выходе 13 пропорционально взятому с обратным знаком интегралу по времени от входного нанряжения, накоплеппому иптегратором с момента окончания последнего импульса на выходе 14, а для первого после запуска интегратора цикла интегрирования входного напряжения - с момента этого запуска (предполагается, что запуску интегратора предшествует сброс интегратора при помощи цепи сброса, которая может быть выполнена известным образом и на чертеже не ноказана) и имеет максимальное по абсолютной величине значение, при достижении которого начинается следующий цикл интегрирования, равное абсолютной величине опорного напряжения, так что величина опорного напряжения является мерой кванта интеграла, соответствующего появлению каждого нового импульса на выходе