Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов Советский патент 1977 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к области электрических измерительных преобразователей, которые могут быть использованы при обработке информации от датчиков физических величин, имеющих нелинейную (логарифмическую) характеристику, например от газоаиализаторных датчиков.

Известен преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий интегрирующий конденсатор, соединенный с ключом и ВХОДОМ порогового элемента, причем цепь управления ключом подключена к выходу порогового элемента 1.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий интегрирующую цепь, состоящую из копденсатора и резистора, подк гючениого к входу преобразователя, пороговое устройство и источник опорного напряжения, соединенный с конденсатором через ключ, управляющий вход которого подключен к выходу порогового устройства 2.

РГзвестные преобразователи имеют ограниченные функциональные возможности, в частности они не ПОЗВОЛЯЮТ получить в щироком диапазоне выходную частоту, пропорциональную антилогарифму входного сигнала.

Целью изобретения является расщирение функциональных возможностей преобразователя. Для этого В предлагаемый преобразователь напряжения в частоту следования импульсов введены дополнительные конденсаторы, соединенные с источником опорного иапряження через дополнительные ключи, управляюние входы которых подключены к выходу порогового устройства, причем каждый конденсатор соединен с входом порогового устройства через резистор.

Функциональная электрическая схема преобразователя показана на чертеже.

Преобразователь содержит интегрирующую цепь, состоящую из конденсатора 1 и резистора 2, пороговое устройство, выполненное на диффереициальном усилителе 3 с ценью положительиой обратной связи, состоящей из резистора 4 и конденсатора 5, источник 6 онорного напряжения, соединенный с коидеисатором 1 через ключ на транзисторе 7, база которого через резистор 8 подключена к выходу

порогового устройства, дополнительные конденсаторы 9 и 10, соединенные с источником 6 через дополнительные ключи на транзисторах 11 и 12, базы которых подключены к выходу порогового устройства через резисторы 13,

14. Конденсаторы 9, 10, I соединены с входом порогового устройства через резисторы 15, 16, 17. Описываемый преобразователь имеет два дополнительных конденсатора с донолнительиыми ключами; при необходимости их число

может быть иным.

Преобразователь работает следующим образом.

При срабатывании порогового устройства 3 импульс на его выходе отпирает транзисторы 7, 11, 12, загряжая конденсаторы 1, 9, 10 до опорного напряжения. По окончании импульса на выходе порогового устройства (длительность которого выбирается много меньше минимального периода выходной частоты) транзисторы 7, 11, 12 запираются и конденсаторы разряжаются с различными постоянными времени, причем токи их разряда суммируются на входе порогового устройства. Так как знак входного напряжения противоположен знаку опорного напряжения, в некоторый момент времени нанряжение на входе порогового устройства переходит через нулевой уровень, вызывая срабатывание порогового устройства. Частота сигнала на выходе порогового устройства при соответствуюндем выборе параметров схемы экспоненциально зависит от отношения входного напряжения к опорному, т. е. пропорциональна антилогарифму входного сигнала. Ширина динамического диапазона, в котором реализуется данная зависимость, определяется числом дополнительных конденсаторов, так как каждый конденсатор- оказывает влияние на момент срабатывания порогового устройства лишь в течение ограниченного интервала времени, соответствуюш,его времени разряда данного конденсатора, и, следовательно, введение каждого дополнительного конденсатора с постоянной времени разряда, меньшей, чем для остальных, позволяет расширить динамический диапазон в область более высоких частот.

Таким образом, нредагаемый преобразователь по сравнению с известными имеет более широкие функциональные возможности, обеспечивая получение выходной частоты, пропорциональной антилогарифму входного сигнала, в широком динамическом диапазоне.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий интегрирующую цепь, состоящую из конденсатора и резистора, подключенного к входу преобразователя, пороговое устройство, источник опорного напряжения, соединенный с конденсатором через ключ, управляющий вход которого подключен к выходу порогового устройства, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в преобразователь введены дополнительные конденсаторы, соединенные с источником опорного напряжения через дополнительные ключи, управляющие входы которых подключены к выходу порогового устройства, причем каждый конденсатор соединен с входом порогового устройства через резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Баранов Л. А. и др. Конденсаторные преобразователи в автоматике и системах управления, «Энергия, 1969, с. 25, рис. 19.

2. Авторское свидетельство № 453793, кл. П ОЗК 13/20, 14.05.73.