Преобразователь напряжения в частотный сигнал Советский патент 1977 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение относится к области импульсной техники и электроизмерений, а именно к преобразователям напряжения в частотный сигнал, и может быть применено в цифровых измерительных приборах и информационноизмерительных системах.

Известен преобразователь напряжения в частотный сигнал, содержащий интегрирующую цепь, устройство сравнения и дозирующее устройство 1.

Иедостатком этих преобразователей является сложность их реализации.

Известен преобразователь напряжения в частотный сигнал, содержащий пассивную интегрирующую цепи и операционный усилитель, неинвертирующий вход которого через резистор подключен к первой входной шине, а инвертирующий вход - к выходу пассивной интегрирующей цепи, вход которой подключен ко второй входной шине 2.

В известном устройстве между выходом преобразователя и выходом пассивной интегрирующей цепи включено дозирующее устройство.

Недостатками известного зстройства являются сложность, обусловленная применением в нем дозирующего устройства, и отсутствие возможности преобразования отиощеиия напряжений в частотный сигнал, что ограничивает область применення.

С целью упрощения устройства и расширения его функциональных возможностей в предлагаемый преобразователь введены два диода и конденсатор, включенный между выходом

операционного усилителя и его неиивертирующим входом, причем инвертирующий вход операционного усилителя соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с выходом операционного усилителя, а неинвертируюп ий вход операционного усилителя соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с общей шиной.

Иа чертеже приведена схема предлагаемого преобразователя напряжения в частотный сигнал.

Преобразователь содержит пассивную интегрирующую цепь 1, операционный з силитель 2, конденсатор 3, первый диод 4, второй диод 5, резистор 6, входные шины 7 и 8. При этом выход пассивной интегрирующей цепи 1 соединен с неиитегрнрзющим входом усилителя 2, между инвертирующим входом которого и его выходом включен конденсатор 3, между иеинвертирующим входом усилителя 2 и его выходом включен первый диод 4, второй диод 5 включен между общей клеммой и неинвертирующим входом операционного усилителя, который через резистор 6 соединен с

первой, входной шииой 7, а вход нассивной интегрирующей цепи сОёДйНен с второй входной шиной 8. Преобразователь работает следующим образом. В исходном состоянии диоды 4 и 5 закрыты, а усилитель 2 находится в состоянии положительного насыщения. Входное напряжение U с второй входной шины 8 поступает на вход интегрирующей цепи 1, напряжение с выхода которого подается на инвертирующий вход усилителя 2. Когда напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя равно напряжению на его неинвертирующем входе, которое равно входному напряжению 1 на первой входной шине 7, выходное напряжение операционного усилителя 2 начинает уменьшаться, при этом отрицательный импульс через конденсатор 3 открывает диод 5, напряжение на неинветрирующем входе усилителя 2 станет близким нулю. Резистор 6 защищает источник входного сигнала -U в момент, когда диод 5 открыт. По достижении выходным напряжением усилителя 2 значения напрял ения f/i открывается диод 4. Конденсатор пассивной интегрирующей цепи 1 начинает разряжаться через выходное сопротивление операционного усилителя 2, охваченного через открытый первый диод 4 стопроцентной отрицательной обратной связью, при этом конденсатор пассивной интегрирующей цепи разряжается до напряжения, близкого к величине смещения нуля усилителя 2. Таким образом, устраняется влияние нестабильности этой величины, т. е. дрейфа нуля. По окончании разряда диоды 4 и 5 закрываются н цикл повторяется. При f/2 f/i схема генерирует устойчивые колебания, частота которых, если не считывать нелинейности выходного напряжения пассивной интегрирующей цепи 1, определяется следующим выражением где J и С - величины сопротивления и емкости конденсатора пассивной интегрирующей цепи. Такнм образом, выходной частотный сигнал преобразователя пропорционален отношению напряжений. Введение в устройство двух диодов и конденсатора расширяет функциональные возможности преобразователя при более простой схеме, кроме того, в данном устройстве решена важная задача устранения влияния дрейфа нуля операционного усилителя. При применении специальных мер уменьшения величины и нестабильности остаточного напряжения на диоде 5 устройство можно использовать как высокоточный преобразователь напряжения низкого уровня в период или частоту следования импульсов. Формула изобретения Преобразователь напряжения в частотный сигнал, содержащий пассивную интегрирующую цепь и операционный усилитель, неинвертирующий вход которого через резистор подключен к первой входной шине, а инвертирующий вход - к выходу пассивной интегрирующей цепи, вход которой подключен ко второй входной шине, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расщирения функциональйых воз1можностей, в него введены два диода и конденсатор, включенный между выходом операционного усилителя н его неинвертирующим входом, причем инвертирующий вход операционного усилителя соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с выходом операционного усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с катодом второго диода, анод которого соединен с общей шиной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. В. Д. Махианов, Н. Т. Милохин. Устройство частотного и время импульсного преобразования. Эн. 1970, стр. 54. 2. Орпатин В. В. Преобразователь напряжения в частоту на операционном усилителе,, журн. «Приборы и техника эксперимента, 1974, Мг 1, с. 8/-88.

п

6/Х.