Преобразователь постоянного тока в частоту следования импульсов Советский патент 1976 года по МПК H03K13/20 G01R11/44 

1

Преобразователь постоянного тока в частоту следования импульсов относится к измерительной импульсной технике и предназначен для использования в радиотехнических установках различного назначения.

Известен преобразователь постоянного тока в частоту следования импульсов на основе электрохимического интегратора 1, содержащий масштабный преобразователь, схемы сравнения и формирователь эталонного заряда, недостатком которого является сравнительно низкая точность преобразования.

Известен преобразователь постоянного тока в частоту следования импульсов, который содержит масштабный преобразователь контролируемого тока в ток, удобный для интегрирования электрохимическим интегратором дискретного действия, выходное напряжение которого с помош.ью схемы сравнения сравнивается сонорным напряжением 2. К выходу схемы сравнивания подключен формирователь компенсируюшего эталонного заряда.

Известному устройству свойственна погрешность преобразования, обусловленная тем, что в реальном электрохимическом интеграторе выходной сигнал, возникаюш,ий в момент компенсации заранее записанного заряда, имеет форму не мгновенного скачка, а линейно-нарастаюн;его напряжения, т. е. в

указанный момент на границе двух сред (электролита и металла-электрода) возникает двойной электрониый слой, что эквивалентно появлению в цепи интегрирования большой емкости. Таким образом, достижение выходным напряжением интегратора уровня, равного опорному, происходит с задержкой, тем большей, чем мепьше интегрируемый ток, что и является источником погрешности цреобразования.

Целью изобретения является повышение точности нреобразования за счет уменьшения указанной выше погрешности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного тока в частоту следования импульсов, содержаш,ий масштабный преобразователь, электрохимический интегратор, выход которого подключен к одному

из входов балансной схемы сравнения, второй вход которой соединен с источником опорного напряжения, а выход-с формирователем компенсирующего эталонного заряда, введен блок коррекции опорного напряжения,

токовая цепь которого включена последовательно между выходом масштабного преобразователя и входом электрохимического интегратора, а управляющий выход блока коррекции опорного напряжения подсоединен к

источнику опорного напряжения.

На фиг. I представлена структурная схема преобразователя постоянного тока в частоту следования импульсов; на фиг. 2 - график изменения выходного напряжения электрохимического интегратора.

Устройство содержит масштабный преобразователь 1 тока, выход которого соединен через токовый вход блока коррекции опорного напряжения 2 со входом электрохимического интегратора 3. Выход интегратора соединен с одним из входов балансной схемы сравнения 4, на другой вход которой лодключен источник 5 опорного напряжения. К выходу схемы сравнения 4 присоединен формирователь 6 компенсирующего эталонного заряда; выход формирователя 6 подключен ко входу интегратора 3. Управляющий выход блока 2 коррекции присоединен к регулируемому входу источника 5 опорного напряжения.

Работает преобразователь следующим образом.

Масщтабный преобразователь 1 преобразует контролируемый ток / в ток i, удобный для интегрирования и протекающий через входную токовую цепь блока коррекции 2 в электрохимический интегратор 3, в который предварительно был внесен заряд. Знак этого заряда выбран таким, что он компенсируется интегрируемым током /. В момент времени to (см. .фиг. 2) наступает окончание компенсации этого заряда. На границе электролита и выходного электрода начинается формирование двойного электронного слоя, -что эквивалентно возникновению электрической емкости, заряжаемой интегрируемым током i. Выходное нанряжение интегратора 3, контролируемое схемой сравнения 4, начинает линейно нарастать.

С другой стороны, интегрируемый ток i, протекающий через токовый вход блока коррекции i2, вызывает появление на его выходе сигнала, пропорционального этому току. В качестве блока коррекции может быть использован либо операционный или измерительный усилитель с шунтом на входе, либо магнитный усилитель. Выходной сигнал блока коррекции 2, поступая на управляемый вход источника 5 опорного напряжения, вызывают его изменение таким образом, что срабатывание схемы 4 не зависит от величины интегрируемого тока. Схема сравнения запускает формирователь 6, который сообщает интегратору 3 компенсирующий эталонный заряд, и процесс повторяется.

Рассмотрим это более подробно, воспользовавшись графиком изменения выходного напряжения электрохимического интегратора 3 во времени (см. фиг. 2). Здесь в момент о кончается процесс компенсации заранее внесенного эталонного заряда. Линия 7 соответствует идеальному изменению выходного напряжения интегратора, т. е. без учета эквивалентной емкости, появившейся в цепи интегрирования в момент 0. Линии S и 9 соответствуют реальному изменению выходного напряжения интегратора при заряде его током i и iz соответственно, причем . При отсутствии блока коррекции 2 срабатывание схемы сравнения 4 произойдет в момент достижения выходным напряжением интегратора величины UQ соответственно в точке ti, нри il и /2 при i, т. е. задержка срабатывания схемы сравнения 4 относительно момента to произойдет в первом случае на величину Д/1 1-to и на величину

- во втором.

Наличие блока коррекции вызывает изменение опорного напряжения до величины f/oi при токе ii и до величины t/o2 при токе iz. В этом случае при разных токах ннтегрироваНИН задержка срабатывания схемы сравнения относительно момента будет равна А /3- 0При правильном выборе коэффициента передачи блока коррекции задержка срабатывания Д стремится к постоянной величине, т. е. устраняется влияние рассмотренного источника погрешностей.

Таким образом, введение в схему дополнительного блока коррекции выгодно отличает

предлагаемый преобразователь постоянного тока в частоту следования импульсов на основе электрохимического интегратора от известного, т. к. позволяет исключить значительную погрешность преобразования, обусловленную

особенностями электрохимического интегратора.

Формула изобретения

Преобразователь постоянного тока в частоту следования импульсов, содержащий масштабный преобразователь, электрохимический интегратор, выход которого подключен к одному из входов балансной схемы сравнения, второй вход которой соединен с источником опорного напряжения, а выход - с формирователем компенсирующего эталонного заряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введен блок коррекции опорного напряжения,

токовая цепь которого включена последовательно между выходом масштабного преобразователя и входом электрохимического интегратора, а управляющий выход блока коррекции опорного напряжения подсоединен к источнику опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при проведении экспертизы изобретения:

1.Авт. свид. СССР № 398962, М. Кл. G 06Q 7/18, от 24.12.71 г.

2.Авт. свид. СССР № 369499, М. Кл. G 01R 13/04, от 02.03.71 г. (прототип).