Преобразователь величины сопротивления в частоту импульсов Советский патент 1977 года по МПК H03K13/02 H03K13/20 

Изобретение отиоснтся к измерительной технике и может применяться в информационно-измерительных системах, использующих измерительные датчики.

Известен преобразователь величины сопротивления в частоту импульсов, содержащий операционный усилитель и компараторы {. Однако такой преобразователь .не обеспечивает достаточную линейность преобразования. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь величины сопротивления в частоту импульсов, содержащий операциониый усилитель с дифференцирующей У С-цепью отрицательной обратной связи, устройство Сравнения, вопомогательяый операциолный усилитель и делитель из эталонного и измеряемого резисторов 2.

Однако известный преобразователь обладает малой линейностью преобразования при увеличении выходной частоты.

Цель изобретения - улучщение линейности преобразования.

Это достигается тем, что в .преобразователе величины сопротивления в частоту импульсов, содержащем операциоииый усилитель с дифференцирующей jRC-цепью отрицательной обратной связи, выход которого подключен к входу устройства сравнения, а неиивертирующий вход соединен с выходом устройства

сравнения и неиивертирующим входом вспомогательного операционного усилителя, и делитель из эталонного и измеряемого резисторов, делитель включен в цепь отрпцательной

обратной связи вспо могательного олерациониого усилителя, выход которого соединен с вторым входом устройства сравнения.

На чертеже приведена электрическая функциональная схема предлагаемого преобразователя величины сопротивления в частоту импульсов.

Преобразователь состоит из оиерационного усилителя 1 с дифференцирующей / С-цепью 2 отрицательной обратной связи. Выход операционного усилителя 1 .подключен к первому входу устройства сравнения 3, второй вход которого цодключен к выходу вспомогательного операционного усилителя 4, а выход - к соединенным между собой ,неинвертирующим входам обоих усилителей 1 и 4. В цепь отрицательной обратной связи усилителя 4 включен делитель 5 из эталонного 6 и измеряемого 7 резисторов. Выход устройства 3 является выходом всего преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

Выходные уровни устройства 3 калиброваны напряжением ± о. Длительность каждого полупериода выходных колебаний преобразователя оиределяется из условия равенст

ва напряжений ,на входах устройства 3. В процессе работы (преобразователя разнополярные перепады напряжения амплитудой Uo с выхода устройства сравнения 3 поступают на неинвертирующие входы усилителей 1 и 4. В тот момент, когда на выходе устройства 3 меняется поля|р(ность напряжения Uo, на выходе усилителя 1 образуется в соответствующей фазе скачок на1Пряжения величиной

к.

2С/„

I + A:-,

где Ki - коэффициент усиления операционного усилителя 1.

Далее выходное напряжение усилителя 1 изменяется по линейному закону со скоростью UoK2/RC(l+K2) (1Де RC - постоянная времени дифференцирующей цепи 2 отрицательной обратной связи усилителя 1). Усилитель 4 осуществляет усиление напряжения с выхода устройства сравнения 3 в

(Ro + R.,) К2

раз, + K,) + К„

где Kz - коэффициент усиления операционного усилителя 4;

RO - сопротивление эталонного резистора 6;

RX - сопротивление измеряемого резистора 7.

Коэффициенты усилення операционных усилителей I и 4 выбираются большими, поэтому условие равенства ннпряжений на входах устройства 3 в каждый полупериод работы преобразователя может быть представлено в виде

( + t

Т

где -- - длительность полупериода выходных колебаний преобразователя.

Таким образом, частота следования выходных импульсов преобразователя, снимаемых с выхода устройства сравнения 3, является функцией величины сопротивления измеряемого резистора 7 и зависит от нее линейно как

R

f -

4RoRC

где / - частота выходных импульсов.

Если измеряемый резистор 7 подключается к преобразователю посредством кабельной линии связи, то сопротивление датчика оказывается зашунтированным емкостным сопротивлением линии. В этом Случае также обусловливается полная идентичность алгоритма работы преобразователя случаю подключения к преобразователю активного сопротивления RX без реактивной емкостной составляющей.

Формула изобретения

Преобразователь величины сопротивления в частоту импульсов, содержащий операционный усилитель с дифференцирующей .RC-цепью отрицательной обратной связи, выход которого подключен iK входу устройства сравнения, а неинверти1рующий вход соединен с выходом устройства сравнения и неинвертирующим входом вспомогательного операционного

усилителя, и делитель из эталонного и измеряемого резисторов, отличающийся тем, что, с целью улуЧ Шения линейности преобразования, делитель из эталонного и измеряемого резисторов включен в цепь отрицательной обратной связи вспомогательного операционного усилителя, выход которого соединен с вторым входом устройства сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. СССР N° 470919, кл. Н ОЗК 13/20, 09.11.71.

2. Авт. св. СССР № 420080, кл. Н ОЗК 13/20, 10.04.72.