Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к областн электроизмерительной техники и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях.

Известен преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий 1ракт прямого преобразования, цепь обратной связи и цепь аддитивной коррекции, выполненную HZ усилителе МДМ 1J.

Обеспечивая высокую точность за. счет компенсации дрейфа нуля, этот преобразователь имеет недостаток - сложность схемы.

Наиболее близким по техническому -решению к предлагаемому является преобразователь напряжения в частоту, содержащий дифференциальный интегратор, выполненный на дифференциальном усилителе, двух конденсаторах, один из которых включен в цепь обратной связи усилителя, а другой подключен к его неинверТ1рующему входу, и резисторах, подключенные Первому, второму и третьему входам интезатора, первое и второе сравнивающие устройгва, входы которых подключены к выходам нгегратора, и первый и второй формироватеи импульсов обратной связи, выходы которых

подключены к второму и третьему входам дифференциального интегратора 12 J,

Недостатком данного устройства является наличие погрешности, вызванной дрейфом нуля интегратора.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий дифференциальный интегратор, выполненный на дифференциальном усилителе, двух конденсаторах, один из которых включен в цепь обратной связи усилителя, а другой подключен к его неинвергирующему входу, и резисторах, подключенных к первому, второму и третьему входам интегратора, первое н второе сравнивающие устройства, входы которых подключены к выходам интегратора, и первый и второй формирователи импульсов обратной связи, выходы которых подключены к второму и третьему входам дифферен1шального интегратора, введены первый блок переключения, включенный между резисTOpaKtoi дифференциального интегратора и вхо3дами дифференциального усилителя, второй блок переключения, включенный между выхода ми сравнивающих устройств и входами фор- . мирователей импульсов обратной связи, триггер, к выходам которого подключены входы логического устройства, а входы соединены с выходами сравнивающих устройств, и генератор i импульсов, выход которого подключен к управ ляющим входам первого блока переключения и логаческого устройства, причем выход логического устройства подключен к управляющему входу второго блока переключения. На чертеже представлена функциональная электрическая схема преобразователя. Устройство содержит дифференциальный интегратор 1, выполненный на дифференциальном усилителе 2, конденсаторе 3, включенном в цепь обратной связи усилителя 2, конденсаторе .4, подклю . ченном к неинвертирующему входу усилителя .2, резисторах 5, 6, 7. Между резисторами 5, 6, 7 и входами усилителя 2- включен первый блок переключения 8. К выходу интегратора 1 подключейы входы первого 9 и второго 10 сравни вающих устройств. К выходам сравнивающих устройств 9 и 10 подключены входы триггера II и через второй блок переключения 12 входы первого 13 и второго 14 формирователей импульсов обратной связи, .выходы которых подключены к входам интегратора 1. Входы логического устройства 15 подключены к выходам триггера 11 и генератора импульсов 16. Преобразователь работает следующим образом. Выходами преобразователя являются выходы А, Б блока переключения 8. В случае преобразования положительного напряжения выходная частота f поступает с выхода А, при отрицательном преобразуемом напряжении частота f поступает с выхода Б. Работа устройства происходит в двух режимах. В первом режиме с помощью блока переклю чения 8 входная цепь подключена к неинвертир ющему входу, а цепи обратной связи - к инвертирующему входу усилителя 2, а с помощью блока. переключения 12 выход сравнивающего устройства 9 подключен ко входу формирователя импульсов обратной связи 13, выход срав нивающего устройства 10 - ко входу формиро вателя, импульсов обратной связи 14. По достижении выходным напряжением интегратора 1 порогового ypoBHjr сравнивающего устройства последнее срабатывает и на вход ин тегратора 1 поступает импульс обратной связи, после чего весь процесс повторяется. Часто та fi срабатываний сравниваюитего устройства в первом режиме имеет отклонение fo от 14 расчетного значения f, вызванное дрейфом нуля усилителя 2: f, fp±fo(1) Во втором режиме с помощью блока переключения 8 входная цепь устройства подключена к инвертирующему входу усилителя 2, а с помощью блока переключения 12 выход срав1швающего устройства 9 подключен ко входу формирователя импульсов обратной связи 14, выход сравнивающего устройства 10 - ко входу формирователя импульсов обратной 13. Так как дрейф нуля дифференциального усилителя 2 не зависит от величины и полярности входных сигналов, то fz в этом случае определяется следующим выражением (2) Переключение с режима на режим осуществляется импульсами с выхода генератора 16. При равных длительностях первого и второго режимов значение выходной частоты, усредненное за период переключения генератора 16, не содержит составляющей погрещности fo, обусловле1шой дрейфом нуля усилителя 2. Включение в работу необходимого звена (сравнивающее устройство, формирователь импульсов обратной связи) определяется полярностью преобразуемого напряжения и режимом работы устройства. Каждому режиму соответствует определенный логический потенциал выходных импульсов генератора 16, а полярность преобразуемого напряжения определяется с поМощью сравнивающих устройств 9, Ш и триггера 11. Логическим устройством 15 формируется логическая функция ( управления блоком переключения 12 Ц abvab, где а - логический потенциал на генератора импульсов 16; b - логический потенциал на выходе триггера П. Погрещность исключается в результате измерения выходных частот за время измерения Т с помощью суммирующе-вычитающего устройства, например реверсивного счетчика, при подключении его суммирующего и вычитающего входов к соответствующим выходам А и Б преобразователя. При этом необходимо, чтобы время измерения Т„ было много больше периодов Т импульсов генератора 16, либо включало в себя целое число периодов Т. Таким образом в устройстве осуществляется коррекция смещения нуля, характеристики преобразования, вызванного дрейфом нуля усилителя, в течение дпйт ельного времени непрерьшной работы в условиях воздействия внещних дестабилизирующих факторов.

5

Формула изобретения

Преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, содержащий дифференциальный интегратор, выполненный на дифференвдальном усилителе, двух конденсаторах, один из которых включен в цепь обратной связи усилителя, а друтой подключен к его неинвертирующему входу, и резисторах, подключенных к первому, второму и третьему входам интегратора, первое и второе сравнивающие устройства, входы которых подключены к выходам интегратора, и первый и второй формирователи импульсов обратной связи, выходы которых подключены к второму и третьему входам дифференциальногоинтегратора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности преобразования, в преобразователь введены первый блок переключения, включенный между резисторами дифференциального интегратора и вхо дами дифференциального усилителя, второй

711681

блок переключения, включенный между выходами сравнивающих устройств и входами формирователей импульсов обратаой связи, триггер к выходам которого подключены входь логического устройства, а входы соединены с выходами сравнивающих устройств, и генератор импульсов, выход которого подключен к управляющим входам первого блока переключения и логического устройства/причем выход логического устройства подключен к управляющему входу второго блока переключения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шахов Э. К. и др. Преобразователь напряжения в частоту с компенсацией дрейфа нуля. - Приборы, и системы управления, 1971, № 4, с. 15-17.

2.Мартяпш А. И. и др. Преобразователь электрических параметров для систем контроля и измерения. М., Энергия, 1976, с. 109- 111 (прототип).