Фазочувствительный преобразователь напряжения в цифровой код Советский патент 1978 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение относится к области электрических измерений в диапазонах инфранизких и звуковых частот. Преобразователь напряжения в цифровой код может использоваться при экспериментальном определении амплитудно-фазовых частотных характеристик четырехполюсников, при акустических измерениях, исследованиях в области систем автоматического управления и регулирования, геофизике, биофизике и т. д.

Известны цифровые измерительные приборы и преобразователи с промежуточным превращением входной величины в пропорциональное ей приращение частоты импульсной последовательности 1. Характеристики получаемой при этом последовательности импульсов, связанные с соответствующими параметрами сигнала, находят путем подсчета по определенному алгоритму числа импульсов за фиксированный интервал времени с помощью суммирующего счетчика импульсов или реверсивного счетчика, управляемого входным напряжением.

Указанные устройства имеют сложную схему.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является фазочувствительный преобразователь переменного напряжения в цифровой код, содержащий первый и второй преобразователи напряжения в частоту, выходы которых через вычитающее устройство соединены с входом счетчика импульсов 2. Такой преобразователь недостаточно надежен Б работе вследствие наличия в нем реверсивного счетчика импульсов.

Целью изобретения является упрощение преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в

известиый преобразователь напряжения в цифровой код, содержащий первый и второй преобразователи напряжения в частоту, выходы которых через вычитающее устройство соединены с входом счетчика импульсов, причем вход первого преобразователя напряжения в частоту соединен с входной щиной всего преобразователя, введены аттенюатор н суммирующее устройство, первый вход которого соединен с входной щиной преобразователя, второй вход через аттенюатор соединен

с входной щиной опорного снгнала, а выход

подключен к входу второго преобразователя

напряжения в частоту.

Блок-схема преобразователя представлеиа

на фнг. 1; эпюры на фиг. 2 ноясняют его работу.

Преобразователь содержит преобразователи напряжения в частоту (ППЧ) 1 и 2, вычитающее устройство 3, счетчнк 4 импульсов,

аттенюатор 5 и сум.мирующее устройство 6.

Выходы преобразователей подключены к входам вычитающего устройства, выход которого соединен с входом счетчика 4. Входная шина 7 преобразователя подключена к входу ПНЧ 1 и первому входу суммирующего устройства 6, вход аттенюатора 5 соединен с входной шиной 8 опорного сигнала, а выход - с вторым входом суммирующего устройства.

На шину 7 поступает входной преобразуемый сигнал jyc f/mSin(Q/4-9) (эпюр 7 на фиг. 2), на шину 8 - опорный сигнал Uon и (I+sign sinQ) (эпюр 8 на фнг. 2), где Q - рабочая частота, ф - фазовый сдвиг Uc относительно первой гармоники Uon, U - половина амплит)ды импульсов опорного сигнала. В соответствии с этим к входу ПНЧ 1 подводится напряжение UL UC, а на входе ПНЧ 2 появляется сигнал

/j г J sin (Q/ + т) + аб (1 -f sign sin Ш),

где а - коэффициент передачи аттенюатора 5 (временная диаграмма сигнала С/2 приведена на эпюре 9, фиг. 2). Выходные частоты ПНЧ 1 и ПНЧ 2 представляются выраженнями

ш, 000, -f Ш„, sin (Q/ -j- ср) и (Oj : 0)0, - - Ш sin (Ш + т) - bf/ (1 + sign sin Q)

(соответственно энюры 10 и 11 на фиг. 2), где CUO, и шо, - центральные частоты ПНЧ, /г - крутизна преобразования напряжения в частоту. Устройство 3 выделяет разностную частоту

.(Q)

DI 0)0, - u-ч - (Q/-fr) -

- koiU (1 + sign sin Qt-} woi , 0,

(эпюр 12 на фиг. 2). Внутри иечетных полупериодов опорного сигнала (2пп, (2я+1) л, где п 0,1,2,...) функция l+signsinQ/: 2 и поэтому

ш (Q;;) u)o, - шо, - 2Ш, sin (Ш -f СР) - 2Аа6.

На четных полупериодах ((2л+1)л, 2 (п+ + 1)я) фуикция

1 -f sign sin Qi : О и u) (Q/;) coo, - u)o, - 2kU sin (Q/ -f cp).

Если амплитуда преобразуемого сигнала, мала,

шо, шо,.

Выбирая а из соотношения шо - «о, с учетом, что всегда cu(Q/)0, выражение для (й/Ш) можно привести к следующему виду:

со (Ш) шо, - щ, + т sin (Q/f + 9).

Частотно-модулнроваииая последовательность импульсов, вырабатываемая смесителем, поступает на вход счетчика 4. Результат, иакаиливаемый счетчиком за один период рабочей частоты

yV - f ш (QO dQl + f u) (Ш 4Ш) 1 :

, 4Af/

-0.

% + о- COS

и 7:а

зависит не только от величины ((, но и от соотношения частот шо, i шо, и и. Первое слагаемое в окончательном выражении для N обращается в нуль, если емкость М счетчика и указанные частоты подобраны так, что число т (шо, - шо,) /и кратно М (т - количество периодов рабочей частоты, в течение которых производится измерение). В последнем случае результат преобразования

kmUn

А.

COSf

лЬ

пропорционален преобразуемой компоненте входного сигнала, процесс накопления вели0л, ,

о/

. М иллюстрир).чины N (Ш} для

ется эпюром 13 на фиг. 2. практический подоор требуемого значения

ослаоления аттеиюатора о осуществляется при (. и определенных величинах U н т. liaмеиеиием ее дооиваются нулевых показаний цифрового регистратора, иодключениого к счетчику импульсов, атем наиденное зиачение ее фиксируется, подается входное напряжение и оОычиым оОразом производигся нреооразоваиие этого иапряжения в код.

предлагаемый нреооразователь по сравнению с известным имеет Оолее простую схему,

а также повышеииую надежность вследствие замены имеющегося в составе последиего реверсивного счетчика иереверсивиым.

Формула изобретения

Фазочувствительиый преобразователь нанрял ;ения в цифровой код, содержащий нирвыИ и второй преоОразователи наирял еиия в частоту, выходы которых через вычитающее

Устройство соединеиы с входом счетчика импульсов, причем вход нервого преобразователя иапряжения в частоту соединен с входной шиной всего преобразователя, о т л н ч а ющ н и с я тем, что, с целью уирощеиия преоОразователя, в иего введены аттенюатор и суммирующее устройство, первый вход которого соединен с входной шииой иреооразователя, второй вход через аттенюатор соединен с входной шиной опорного сигнала, а выход

подключен к входу второго иреооразователя иапряжеиия в частоту.

Источники информации, принятые во внимание нри экснертизе

1.Шляндии В. М. П,ифровые измерительные преобразователи и приборы, М., «Высшая школа, 1973, с. 155-ib7.

2.Авторское свидетельство № 409366, кл. Н ОЗК 13/20, 29.02.72.

f-JT