Преобразователь частоты в напряжение Советский патент 1977 года по МПК H03K13/02 

щим входом ключа 5, а средний вывод RC-цепочки функционального датчнка подключен к инвертирующему входу дифференциального уеилителя 6, выход которого соединен с базой разрядного транзистора 7, его коллектор - с накопительным конденсатором 8, подключенным также к выходу ключа 5 и входу согласующего устройства 9, выход согласующего устройства 9 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 6.

Мультивибратор 1 включает в себя входной зажим 10, конденсатор 11, транзнстор 12, резисторы 13 и 14.

Мультивибратор 2 состоит из развязывающей цеиочки, выполненной на диоде 15 и резисторе 16, из конденсатора 17, резистора 18, транзистора 19 и резистора 20.

Ключ 5 выполнен на транзисторе 21 и резисторе 22 в цени эмиттера. Вход согласующего устройства 9 соединен е накопительным конденсатором 8 через резистор 23, а устройство 9 состоит из транзистора 24 и резистора 25 в цеии эмиттера.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала Uf (фиг. 2, а) транзистор 12 полностью насыщается через резистор 13 так, что при этом напряжение его коллектора Ui (фиг. 2, б) равняется почти нулю. Во время положительного импульса входного сигнала U/ конденсатор 11 заряжается до величины входного сигнала Uf, после окончания которого входной зажим 10 имеет нулевой потенциал. Тогда к базе траизистора 12 приложено отрицательное напряжение конденсатора 11, и напряжение t/i коллектора равио наиряжению питания Ub преобразователя.

Конденсатор И через резистор 13 перезаряжается, причем отрицательное напряжение на базе транзистора 12 сначала понижается, затем становится положительным, транзистор 12 снова открывается, и положительный импульс Ui па его коллекторе, длительность которого TI определяется величинами U,-, L/t, и постоянной времени цепи из конденсатора II и резистора 13, заканчивается.

Импульс коллектора транзистора 12 уиравляет вторым мультивибратором 2, иа выходе которого формируется импульс t/2 продолжительиостью TZ (фиг. 2,8), поступающий на У С-цепочку на резисторе 3 и конденсаторе 4. Слабо пульсирующее напряжение L/C (фиг. 2, г) на конденсаторе 4 передается к инвертирующему входу дифференциального усилителя 6, на неиивертирующий вход которого подается выходное напряжение Ua преобразователя, и сравнивается с напряжением /с. Пока выходное напряжение Ua более иоложительио, чем напряжение Uc на конденсаторе 4, на выходе дифференциальиого усилителя 6 имеется положительиое напряженне, которое поступает на базу разрядного транзистора 7, открывая его. Тогда накопительный конденсатор 8 разряжается через резистор 23 и иереход коллектор- эмиттер транзистора 7 до тех пор, пока

выходное напряжение Ua не сравнивается с напряжением Uc. При равенстве этих напряжений транзистор 7 закрывается, и разряд иакопительиого конденеатора 8 прекращается. В результате напряжение Usp на конденсаторе 8 и, следовательно, выходиое напряжение и„ не измеияются.

Постоянство напряжений Usp и Ua достигается в конце периода входного сигиала Ui,

когда наиряжение иа конденсаторе 4 Uc достигает самого н зкого значения.

Предлагаемое устройство имеет большое преимущество перед известными потому, что при понижении частоты входного сигнала Ui

напряжение Uc иа конденсаторе 4 понижается уже в конце данного периода Т входпогосигнала. В результате понижается и выходное напряжение Ua (иа фиг. 2 изображено пунктиро.м). Таким образом, уменьщается и время

заиаздывания между иачалом понижения частоты и понижением выходного напряжения. Кроме того, при выпадении входиого сигнала Uf выходное напряжение Ua в течение короткого времени сводится автоматически к

иулю.

Роль ключа 5 сводится к следующему. Во время больщей части каждого иериода входного сигнала U,- транзистор 12 открыт, и на его коллекторе имеется лишь незначительное остаточное напряжение. Это напряжение поступает на базу транзистора 21, который находится в закрытом состоянии. Только во время импульса Ui продолл ;ительностью TI база транзистора 21 получает потенциал источника

питания -i-Ub, вследствие чего транзиетор 21 открывается и передает ток через токоограничительный резистор 22 на вход транзистора 24 согласующего устройства 9. Вследствие этого повышается выходиое напряжение Ua- Однако

это повышепие немедлеиио прекращается, поскольку с выхода устройства на вход дифференциального усилителя 6 иоступает положительное напряжение, которое открывает разрядный транзистор 7. Транзистор 7 остается открытым лишь в течеиие того времени, когда он пропускает ток транзнстора 21.

Таким образом, напряжение на базе транзистора 24, напряжение на иакоиительиом конденсаторе 8 и выходиое напряжение остаются практически постояпными. Это имеет место при постоянстве частоты снгиала Uf, когда продолжительность периода постояииа и самое иизкое значение напряжения Uc на конденсаторе 4 в конце каледого иериода не

изменяется.

Если же частота входного сигнала Uf повышается, то напряжение Uc в конце текущего периода Тп каждый раз выше, чем в коице предыдущего периода Tn-i (фиг. 2, г,д).

Однако, поскольку накопленное напряжение Usp или выходиое иапряжеиие соответствует значению Uc в конце предыдущего периода, то неинвертирующий вход усилителя 6 более положителен, чем его инвертирующий вход.

Наиряжение на выходе усилителя 6 запирает транзистор 7. Ток в течение действия импульса Т заряжает через транзистор 21 накопительный конденсатор 8, причем напряжение Usp и, следовательно, напряжение На повышаются до тех пор, пока напряжение Ua не сравняется с мгновенным значением напряжения с. Затем транзистор 7 открывается и предотвращает зарядку накопительного конденсатора 8. Этот процесс приспособления выходного напряжения Ua к изменяемой частоте входного сигнала осуществляется в течение относительно короткого времени Г.

Формула изобретения

Преобразователь частоты в напряжение, содержащий двухступенчатый формирователь импульсов, вход которого соединен с входным

зажимом, один выход подключен к управляющему входу ключа, а другой - к функциональному датчпку, выполненному в виде С-цепочки, выход ключа соединен с накопительным конденсатором, подключенным также к согласующему устройству, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения инерционности преобразования, в него введен дифференциальный усилитель и разрядный транзистор, причем конденсатор функционального датчика соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого подключен к базе разрядного транзистора, коллектор иоследнего соединен с накопительным конденсатором, а выход согласующего устройства подключен к неинвертнрующему входу дифференциальиого усилителя.

злI

ipue.i