Преобразователь разности частот вНАпРяжЕНиЕ Советский патент 1981 года по МПК H03K9/06 

1

Изобретение относится к информационноизмерительной технике и быть использовано для преобразования относительной разности частот в напряжение, в частности, в широкополосных системах фазо-частотной автоподстройки частоты и цифровых синтезаторах частоты.

Известно устройство для измерения частоты и разности частот, содержащее формирователь, источник опорного напряжения, блок переключения, интегратор 1.

Его недостатком является пониженная точность.

Известен преобразователь частоты и разности частот в напряжение, содержащий формирователь импульсов, входы которого соединены с входными шинами преобразователя, источник опорного напряжения, блок переключения, входы которого подключены к выходам источника опорного напряжеиия, а управляющие входы - к выходам формирователя, интегратор, входы которого подключены к выходам блока переключения, пиковый детектор, вход которого подключен к выходу интегратора, и цепь обратной связи, включенную между выходной щиной преобразователя и дополнительным входом интегратора 2.

В случае использования данного устройства для преобразования разности входных

частот формирователь имеет два выхода, две последовательности импульсов одинаковой длительности и амплитуды противопололсной полярности. Выходной сигнал устройства пропорционален абсолютной разности входнььх частот. Недостатком устройства является невозможность получения выходного сигнала, пропорционального относительной разности входных частот, что ограничивает область применения устройства, сужает диапазон работы систем фазовой автоподстройки частоты и т. п.

Целью изобретения является получение выходного сигнала, пропорционального относительной разности входных частот.

Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь разности частот в напряжение, содерл ащий формирователь импульсов, входы которого соединены с входными шинами преобразователя, источник опорного напряжения, блок переключения, входы которого подключены к выходам источника опорного напряжения, а управляющие входы - к выходам формирователя, интегратор, входы которого подключены к выходам блока переключения, пиковый детектор, вход которого подключен к выходу интегратора, и цепь обратной связи, включенную между выходной щиной преобразователя и дополнительным входом

интегратора. В цепь обратной связи последовательно включен ключ, управляющий вход которого соединен с одним из выходов формирователя.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит формирователь импульсов 1, входы 2 и 3 которого присоединены к входным щинам, источник опорных напряжений 4, выходы которого 5 ибо напряжениями -UQ и +Uo соответственно присоединены ко входам блока переключения 7, управляющие входы которого присоединены к выходам 8 и 9 формирователя 1.

Выходы 10 и 11 блока 7 подключены к входам интегратора 12. Интегратор содержит операционный усилитель 13, резисторы 14-16 и конденсатор 17. Выход интегратора 12 присоединен к входу пикового детектора 13, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя. Дополнительный вход 19 интегратора 12 соединен с выходной шиной преобразователя через ключ 20, управляющий вход которого соединен с выходом 9 формирователя 1.

На фиг. 2 представлены импульсы Ui и 172 входных частот fi и fa соответственно, импульсы t/3 и U на выходах 8 и 9 формирователя 1 соответственно, импульсы тока /1 и /2 в цепях выходов 10 и 11 блока 7 соответственно, импульсы тока /з в цепи ключа 20, напряжение /и на выходе интегратора 12.

Устройство работает следующим образом. На выходах 8 и 9 формирователя 1 поочередно формируются импульсы Us, и U соответственно, причем длительность T импульсов /3 равна периоду частоты /ь а длительность Т импульсов U равна периоду частоты /2- Совпадения импульсов t/3 и U исключаются.

В интервале времени от до 2 (см. фиг. 2) под действием импульса Us блок переключения 7 подключает напряжение -UQ с выхода 5 источника 4 на вход 10 интегратора 14. В результате в течение времени TI конденсатор 17 заряжается током /i UQ/RH. В интервале времени от tz до /з интегратор работает в режиме запоминания.

В интервале времени от tz до t под действием импульса (/4 отпирается ключ 20, напряжение UQ с выхода 6 источника 4 подается на вход интегратора, а выходное напряжение преобразователя УВЫХ поступает на резистор 16. Под действием этих сигналов конденсатор 17 разряжается, и выходное напряжение интегратора снижается.

В интервале времени tt - t интегратор

работает в режиме запоминания. Затем процесс повторяется. В результате циклической работы преобразователя на выходе интегратора формируется трапецеидальное

напряжение. Максимальное значение этого напряжения выделяется с помощью пикового детектора 18.

Характеристика преобразования определяется из условия равновесия заряда конденсатора 17. При этом сопротивления резисторов 14-16 выбираются одинаковыми и равными R.

Изменения зарядов AQi и AQ2 конденсатора 17 за интервалы ti - 2 и /3 - 4 соответственно составят;

АР. Л

д Qи, + С/вь,х у,

Из условия AQi + AQz О имеем:

П -II - - JJ f - - и

и, вых - - в - , - - ,

2/1}

Таким образом, благодаря отличиям схемы выходной сигнал преобразователя пропорционален относительной разности входных частот, одна из которых принимается за опорную.

Формула изобретения

Преобразователь разности частот в напряжение, содержащий формирователь импульсов, входы которого соединены с входными шинами преобразователя, источник опорного напряжения, блок переключения, входы которого подключены к выходам источника опорного напряжения, а управляющие входы - к выходам формирователя, интегратор, входы которого подключены к выходам блока переключения, пиковый детектор, вход которого подключен к выходу интегратора, и цепь обратной связи, включенную между выходной шиной преобразователя и дополнительным входом интегратора, отличающийся тем, что, с целью получения выходного сигнала, пропорционального относительной разности входных частот, в цепь обратной связи последовательно включен ключ, управляющий вход которого соединен с одним из выходов формирователя.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 428295, кл. G 01R 23/09, 19.03.72.

2.Мартяшин А. И., Шахов Э. К., Шляндин В. М. Преобразователи электрических

параметров для систем контроля и измерения, М., «Энергия, 1976, стр. 267-270, рис. 4.44 (прототип).

. М