Преобразователь напряжения в частоту Советский патент 1979 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЧАСТОТУ

-1. - : /

Изобретение касается измерительной техни1си и может быть использовано в статистического и динамического измерения С мостовылда датчиками.

Известен преобразователь напряжения в частоту, содержащий интегриру1Ь1ций усилитель, KOMnapaix)p, ключи, элементы И, триггеры, генератор частоты, в которых выходной частотный сигнал образуется в результате накопления измеряемого напряжения на HHtei pytoщем усилителе и сброса этого натфяжеиия с помощью опорного напряжения за стабильный интервал времени {1.,

Однако устройство имеет низкую точность преобразования.

Известен преобразователь напряжения в частоту, содержа1дай интегрирующий усилитель, вход которого через первый резистор сОёдшгеИ с выходом источника измеряемого напряжения и с выходом источника опорного напряжения через два последовательно соединенные резисторы, общая точка которых соединена с выходом ключа, триггер, первый вход которого соединен с выходом компаратора, соединенно го ВХОДОМ с выходом интегрирующего усилителя, а второй вход - с выходом генератора частоты и с nepBbiM Входом элемента И,второй вход которого соединен с первым выходом

триггера I 2.:

Однако, устройство имеет низкую точность преобразования.

; Цель изобретения - повышение точности преобразоваияя.

Для этого в преобразователь напряжения в частоту, содержащий блок питания, мостовой датчик, масштаШый усилитель, источник опорного напряжения, генератор частоты, элемент И, TfMirrep, компаратор, интегрирующий усилитель, и три резистора, введены инвертаруюпцш ушлитель, дополнительный ключ и два дополнительных резистора, причем вход инвертирующего усилителя соединен

со вторым;выходом источника опорного напряжения, а выход через последовательно соединенные дополнительные резисторы, подсоединенные общей точкой к выходу дополнительного ключа, вход которого соединен со вторым выходом -фиггера, соединен с входом интегрирующего усилителя. На фиг. 1 приведена структурная э.пектрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Преобразователь напряжения в частоту содержит блок питания, мостовой датчик 2, масштабный усилитель 3, резистор 4, интегрирующий усилитель 5, источник 6 опорного напряжения, резисторы 7, 8, ключ 9, компаратор 10, триггер 11, генератор 12 частоты, элемент И 13, инвертирующий усилитель 14, резисторы 15, 16, ключ 17. Устройство работает следующим образом. Напряжение с блока 1 поступает в диагона питания мостового датчика 2 и на вход источ ника 6. В результате этого на выходе мостово го датчика 2 появляется сигнал, который усиливается масштабным усилителем 3 и через резистор 4 поступает на вход интегрирующего усилителя 5. В результате этого напряжение на выходе интегрирующего усилителя 5 накап ливаетс и в определенньш момент перейдет нулевой уровень, тогда (фиг. 2) компаратор 10 изменит свое состошше на противоположное и даст разрешение на один Из входов триггера, которьш сработает от первого, сле ; гющего после этого импульса, ПрйхЬДящего на второй вход триггера 11с генератора 12. С выхода триггера 11 осуществляется управле ние временем, в течегше которого на интегрирующий усилитель 5 поступает опорное напря жение. Это управление осуществляется путем йодачи напряжения управления с триггера 11 на ключ 9. Опорное напряжение поступает на вход интегрирующего усилителя 5 через последовательно соединенные резисторы 7 и 8 Таким образом, интегрирующий усилитель 5 пбЬтояНно накапливает напряжение с выхода масштабного усилителя 3, но при переходе этого напряжения через пулевой зфовень оно сбрасьшается опорным напряжением, сформированным ИСТОЧ1ШКОМ 6 за время между дву Ш Тнли нёск6ль1Кйми импульсами с генератора 12. Если выходной сигнал мостового датчика 2 увеличивается, то увеличивается и ш5рЖ1ШШгшёМя ШзфШШ яШШ щим усилителем 5) а значит и частота сброса этого напряжения опорным напряжением. Управление с триггера 11 одновременно посту лает на один из вхоров элемента И 13, на другой ii coffkotopiW cTynaeT сигнал с генератора 12. Таким образом вЬ1Хбдная ча стота будет составлять часть частоты генератора 12, а его частота является максимальной частотой устройс тйаГ, При этом частот переключения триггера 11 и выходная частота будут точно синхронизированы. Ключ 17 осуН1ествляе1 кор1)ек1щю работы интегрирующего усилителя 5 в момент работы ключа 9 опорного напряжения. Цель этой корреквди заключается в следующем. Если мостовой датчик 2 стал в процессе эксплуатации несимметричным, то напряжение на выходах источника 6 также окажется несимметричным. Инвертирующий усилитель 14 инвертирует на одном из выходов источника 6 напряжение, которое поступает через резисторы 15 и 16 на вход итегрирзаощего усилителя 5. При этом на его входе окажутся два опорных напряжения одной полярности и сигналы несимметрии, на-i ходящихся в противофазе и компенсирующие друг друга. Таким.образом, синхронная работа ключей 9 и 17 позволяет осуществлять коррекцию несимметрии мостового датчика 2 и возникающую при этом несимметрию опорного напряжения. Введение инвертирующего усилителя, дополнительных резисторов и д полнительного ключа увеличивает точность преобразования напряжения мостового датчика за счёт компенсации несимметрии опорного напряжения, а погрещность преобразования, из-за изменения входного сопротивле1шя инвертирующего усилителя, будет сосгавлять максимальную величину, равную 6, где в среднеквадрашче кое изменение сопротивления на входе усилителя, в то время как в суммирующем усилителе с инвертирующим и неинвертирутопдам Входами она составляет величину, равную 20. Таким образом, предложенный преобразователь дает повышение тЪчности не менее чем в 2 раза. Формула изобретения Преобразователь напряжения в частоту, содержащий блок питания, выходы которого соединены со входами мостового цатчкка и источ(шка опорного напряжения, выход мостового датчика соединен с входом масоггабного усилителя, интегрирующий усилитель, вход которого соединен с выходом масштабного усилителя через первый резистор и с первым выходом источника опорного напряжения через два последовательно соединенные резисторы, общая точка которьк соединена с вьрсодом ключа, триггер, первый вход которого соединен с выходом компаратора, соединенного входом с выходом интегрирующего усилителя, а второй - с выходом генератора частоты и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом триггера, второй выход которого соединен с вхоДом ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него 5- 70567 введены иггвертрующий усипитель, дополяительньш ключ и два дополнительных резистора, причем вход {швертирующего усилителя соединен со вторым выходом источника опорного напряжения, а выход его с входом ин- s тегрирующего усилителя через последовательно соединенные дополнительные резисторы, подсоединенные общей точкой к выходу дополнительного ключа, вход которого соединен со вторым выходом триггера. 10 г .

г+ Источ1й1ки информации, принятые во внимание при экспертазе .I. Авторское свидетельство СССР.№544127, кл. Н 03 К 13/20, 1976. 2. Экспресс-информащ1я Приборы и элементы автоматики и вычислительной техники. Новый метод преобразования аналоговых сигналов в числовунз форму, 1974, N 47, с. 5-9, (прототип) Ф1П.1