Преобразователь периода и частоты следования импульсов в напряжение Советский патент 1977 года по МПК H03K13/20 

I

Изобретение относится к электрическим измерительны преобразователям, в частности к преобразователям, периода и частоты следования импульсов в напряжение постоянного тока, и может быть использовано в системах автоматического регулирования и управления, измерительных и других устройств подобного назначения.

Известен преобразовартель периода и частоты в напряжение, содержащий входной кольцевой распределитель - счетчик, зарядно-разрядные ключи и устройство для выбора максимума напряжения с конденсаторов этих цепей на выходную нагрузку 11 .

Однако низкая точность известного пре6б разователя объясняется погрешностью, вызванной экспоненциальным характером изменения напряжения на кондейсаторах RU-цепей, а ограниченйость частотного диапазона -необходимостью применения фильтров высших частот для устранения переменной составляющей в выходном сигнале, вызваной; влиянием нагрузки.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобраэ ватель периода и частоты следования имлульсой в напряжение, содержащий

источник эталонного напряжения, триггер, счетный вход которого подключен к входной шине преобразователя, два кансша формирования пилообразного напряжения, каждый из которых содержит интегратор, ключ, соединяющий вход интегратора с выходом источника эталонного напряжения, и устройство для возврата состояния интегратора к начальному уровню, причем управляющие входал ключей подключены к выходам триггера, а выходы интеграторов ко входам устройства для выбора максимального сигнала 2 .

Однако ограниченный диапазон рабочих частот указанного преобразователя объясняется зависимостью времени возврата состояния интегратора к начальному уровню от длительности предшествующего периода, что приводит к к области высоких частот диапазона преобразователя к дополнительной погрешности, а также к колебательному характеру переходного процесса при быстрых изменениях входной частоты, снижая быстродействие преобразовател

Целью изобретения расшир :2ние диапазона входного сигнала в сторону высоких частот и повышение быстродействия. Эти достигается тем, что в извес ный преобразователь периода и часто следования импульсов в напряжение, держащий источник эталонного напряж ния, триггер, счетный вход которого подключен к входной шине преобразователя, два канала формирования пилообразного напряжения, каждый из которых содержит нтегратор, ключ, соединяю1аий вход интегратора с выходом источника эталонного напряжения, и устройство для возврата состояния интегратора к начальному уро ню причем управ -яющие входы ключей подключены к выходам триггера, а выходы интеграторов - к входам устройства для выбора максимального сигнала, введены одновибратор, вход которого подключен к входной шине преобразователя, и два логических элемента совпадения, первые входы которых подключены к выходу одновиб ратора, вторые - к выходам триггера а выходы - к управляющим входам устройства для .возврата состояния интеграторов .к начальному уровню. На чертеже представлена функциональная электрическая схема предлаг мого преобразователя. Преобразователь содержит источник 1 эталонного напряжения, триг гер 2, счетчик, вход которого соеди нен с входной шиной преобразователя 3, каналы 4 и 5 формирования пилообразного напряжения. . Канал 4 содержит интегратор б, вход которого через ключ 7 соединен с выходом источника эталонного напр жения, и устройство 8 .для возврата состояния интегратора 6 к начальном уровню. Канал 5 содержит интегратор 9, «ход которого через ключ 10 соединен с выходом источника 1, и устройство для зоэврата состояния интегратора 9 к начальному уровню. Устройства 8 и 11 могут быть, выполнены, например, на ключах, шунтирующих конденсаторы интеграторов, Управляющие входы ключей 7 и 10 подключ@ |ы к выходам триггера 2. Выходы интеграторов б и 9 подключены ко зходс1м устройства 12 для выбора максимального сигнала, выполненного на диодах 13 и 14. К входной шине прео разователя 3 подключен вход одновибратора 15. Входы логических элементов совпадения 16 и 17 подключены к рыходам триггера 2 и одновибратора 1 Выходы логических элементов 16 и 17 к управляющим входам устройств 8 и 11 для возврата состояния интеграторов б и 9 к начальному уровню. Преобразователь работает следующим образом. Перед началом одного из очередных периодов входного сигнала триггер 2 нг ходится в состоянии при котором на управляющем входе ключа 1C имеется сигнал Ч, а на управляющем входе ключа 7 - сигнал О . Ключ 10 открыт, а ключ 7 закрыт. На вход интегратору 9 подается эталонное напряжение источника 1 и его выходное напряжение возрастает по линейному закону. Интегратор б находится в режиме запоминания напряжения, соответствующего длительности предаюствующего периода, и сигнал с его эьдхода через диод 13 поступает на выход преобразователя. Очередной входной импульс преобразовывает триггер 2 и запускает одновибратор 15. Ключ 10 запирается, и интегратор 9. переходит в режим запоминания. Импульс с выхода одновибратора 13 длительность которого выбирается не менее максимального времени возврата состояния интегратора к начальному уровню, вызывает появление сигнала i на выходе логического элемента 16, и устройство В срабатывает, возвращая состояние интегратора б к начальному уровню. По окончании импульса на выходе одновибратора 15 напряжение на выходе интегратора 6 начинает линейно возрастать. Выходное напряжение интегратора 9 через диод 14 поступает на выход преобразователя. Зависимость между периодом следования входных импульсов и выходным напряжение преобразователя близка к линейной. При необходимости получения зависимости другого вида или линейной зависимости между частотой следования импульсов и выходньзм напряжением на выход устройства может быть включен Лункциональный преобразователь. При работе предлагемого преобразователя напряжение на выходе каждого интегратора в момент начала его возрастания строго соответствует начальному уровню и не зависит от состояния интегратора в конце предшествующего периода, в том числе и в высокочастотной части диапазона входного сигнала. Благодаря этому расширяется диапазон входного сигнеша в сторону высоких частот и сокращается длительность переходного процесса при быстрых изменениях входного сигнала, т.е. повьпиает ся быстродействие преобразователя. Формула изобретения Преобразователь периода и частоты следования импульсов в напряжение, содержащий источник эталонного напряжения, триггер, счетный вход которого подключен к входной шине преобразователя, два канала формирования пилообразного напряжения, каждый из которых содержит интегратор, вход которого через ключ соединен с выходом источника эталонногб напряжения и устройство для возврата интеграторе- к начальному уровню, причем управляющие входы ключей подключены к выходам триггера, а выходы интеграторов ко входам устройства для выбора максимального сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона входного сигнала в сторону высоких частот и поввюения быстр действия, в него введены одновибратор вход которого подключен к входной шине преобразователя, и два логических элемента совпадения, первые входы которых подключены к выходу одновиОратора, вторые - к выходам триггера, а ВЫХОФ1 - к управляющим входам устройства для возврата состояния интеграторов к начальному уровню. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР 244741, кл, Н 03 К 9/06, 12.02,68. 2.Патент США I 3 697 781, кл. 307-235, 12.11.70.