Преобразователь частота-напряжение Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к структурним схемам устройств для преобра-.зования частоты в напряжение, исполь зуемых .при виброиспытаниях конструкций, и ресурсных испытаниях гидроагрегатов, и может применяться при оснащении испытательных стендов, включающих в рабочий диапазон область инфранизких частот. По авт.св. В 577666 известен преобразователь частота-напряжение, содержащий формирователь, выход кото рого соединен с первым входом триггера , второй вход которого соединен с первыми входами первого счетчика и первого управляемого вентиля, второй выход триггера - с первым входом второго управляемого вентиля, выход генератора тактовых импульсов - со вторыми входами первого и второго уп равляемых вентилей, выход второго управляемого вентиля соединен со вто рым входом первого счетчика, выходы которого соединены со входами блока управления, второй выход которого соединен с первым выходом второго счетчика, второй вход которого соединен с выходом первого управляемого вентиля, выход источника постоянного напряжения соединен с первым входом сумматора и через первый резистор со входом усилителя, вход усилителя через второй резистор соединен с его выходом к с первым входом преобразователя цифра-аналог, а через третий резистор соединен с выходом преобразователя цифра-аналог и со вторым входом сумматора, выход которого через ключ соединен с конденсатором, управляющий вход ключа соединен с третьим выходом блока управления, . а информационные входы преобразователя цифра-аналог соединены с выходами второго счетчикаН. Недостатками данного преобразователя являются возможность выполнения при его помощи только одной функции - преобразования частоты в напряжение, и то, что он не позволяет реализовать функцию преобразователя частота-напря)хение и получить графическое изобргокение зависимости амплитуда-частота. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Цель достигается тем,что в устройство Дополнительно введены дополнительные счетчик и преобразователь цифра-аналог, нуль-орган, ключ и двухкоординатный регистратор, первый вход

которого подключен ко входной шине, второй вход соединен с конденсатором и входом дополнительного преобразовтеля цифра-аналог, информационные входы которого соединены с выходами дополнительного счетчика, а выход - с первым входом -нуль-органа, второй вход которого соединен с источником постоянного напряжения а выход подключен к управляющему

входу ключа, выходы которого соединены с двухкоординатным регистратором, причем первый вход дополнительного счетчика соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а втрой вход соединен с выходом формирователя.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя. . Преобразователь содержит формирователь 1, соединенный со входом устройства и одним из входов триггера 2, выход которого подключен ко входу управляемого вентиля 3, соединенного с одним входом первого

.счетчика 4. Второй вход вентиля 3 подключен к генератору 5 тактовых импульсов.

Выходы счетчика 4 соединены с блоком 6 управления, имекадим три выхода. Первый выход соединен с одним входом триггера 2, второй выход соединен со входом управления ключа 7, связываквдего конденсатор 8 с сумматором 9, третий выход соединен с одним входом второго счетчика 10, второй вход которого соединен с выходом управляемого вентиля 11, одним входом связанного с генератором 5, а вторым - с выходом триггера 2 и другим входом счетчика 4. Выходы счетчика 10 соединены с инфомационными входами преобразователя цифра-ансшог, вход которого соедине с усилителем 13, подключенным выходом к резисторам 14, 15,и 16. Второй вывод резистора 14 подключен к источнику 17 постоянного напряжения и одному входу сумматора 9.

Второй вывод резистора 15 подключен ко входу преобразователя 12 цифра-аналог, к. выходу которого и к другому сумматора подключен второй вывод резистора 16. Кроме этих узлов устройство содержит дополнительный счеачсик 18, один вход которого соединен с генератором 5 тактовых импульсов, а второй с выходом формирователя 1.

Выходы счетчика 18 соединены с информационными входами дополнительного преобразователя 19 аифраанёшог, выход которого соединен с одним входом нуль-орагана 20, второй вход которого соединен с источнике 17 постоянного напряжения, а выход - со входом управления ключа 21, прдключенным к входам управления двухкоординатного

регистратора 22, выполненного по схеме двухкоординатного потенциометра. Один вход регистратора 22 соединен fco входом формирователя 1, а второй вход- - с конденсатором 8 и входом преобразователя 19.

Преобразователь работает следующим образом.

Переменный сигнал, частоту которого необходимо преобразовать, подается на вход формирователя 1, вырабатывающего короткие импульсы напряжения в момент начала (конца) периода входного сигнала. При этом на время действия импульса подается команда Сброс на счетчик 18, и изменяется состояние триггера 2. Открывается управляемый вентиль 3, и с его выхода на вход счетчика 4, находящегося в нулевом состоянии, постпают импульсы с генератора 5. Сигналы счетчика 4, поступая на блок б управления способствуют формированию на его выходах трех разнесенных во времени команд.

По команде со второго выхода с блока б, поступающей на вход управления ключа 7, на конденсаторе 8 запоминается напряжение на выходе сумматора 9. Команда с третьего выхода блока б поступает на счетчик 10 устанавливая его в нулевое состояние. Команда с первого выхода блока 6 изменяет состояние триггера 2. При этом управляемый вентиль 3 закрывается, открывается управляемый вентиль 11, и счетчик 4 устанавливается в нулевое состояние.

Импульсы с частотой генератора 5 начинают поступать на вход счетчика 10, соединенного с преобразователем 12 цифра-аналог.

Отсчет счетчиком 10 импульсов продолжается до тех пор, пока на выходе формирователя 1 не будет сформирован импульс начала нового периода входного сигнала. При этом триггер 2 изменяет свое состояние, открывается управляемый вентиль 3, и закрывается вентиль 11. Затем процесс повторяется.

При поступлении на ключ 7 команды с второго выхода блока б на конденсаторе 8 запоминается величи(la напряжения, прямопропорциональная текуще значению частоты входного сигнала.. Это напряжение поступает на вход регистратора (координата х). Счетчик 18 отсчитывает количество импульсов генератора 5 в интервале между импульсами формирователя 1, устанавливающими его в начальное состояние. В этом случае на выходе преобразователя 19 формируется напряжение, ступенчато нарастающее в течение всего периода входного сигнала. Нарастание происходит от нулевого значения в начале периода до максимального значения в конце периода. Величина максимального эна чения сигнала на выходе преобразователя 19 постоянна и не зависит от частоты входного сигнала.

На выходе нуль-орагана 20 формируется импульс напряжения ограниченной длительности в мсмент, когда сигнал на выходе преобразователя 19 достигает 1/4 части своего максимального значения. При этом замыкается ключ 21, включающий схему слежения второго канала двухкоординатного регистра 22 (координата у).

При этом регистратор 22 устанавливает по координате у свой : регистрирукадий узел в положение, соответствунхцее напряжению на входе устройства. По окончании импульса, на выходе нуль-органа 20 ключ 21 размыкается. При этом регистрирующий узел регистратора 22 сохраняет отклонение по координате у.

Таким образом, на регистраторе 22 может быть записана амплитудно-частотная характеристика.

Предлагаемое устройство может использоваться как преобразователь частота-напряжение и как регистратор амплитудно-частотной характеристики, что позволяет уменьшить стоимость инструментальной оснастки стеда. Одновременно в предлагаемом устройстве сохраняется его быстродействие - одно измерение за период, что. увеличивает его эффективность при исследовании инфранизкочастотных процессов, так как при записи амплитудно-частотных характеристик

не требуется выпрямитель, оборудованный фильтром с большой постоянной времени, и,следовательно, процесс снятия амплитудно-частотной характеристики может быть ускорен.

Формула изобретения

Преобразователь частота-напряжение поавт.св. 577666,0 т л и ч а юoц и и с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей, в него ввещены дополнительные счетчик и преобразователь.цифрааналог, нуль-Орган, ключ и двухкоор5динатный регистратор, первый вход которого подкл1бчен к входной шине, второй вход соединен с конденсатором и входом дополнительного преобразователя цифра-аналог, информаци0онные входы которого соединены с выходгши дополнительного счетчика, а выход - с первым входом нуль-органа, второй вход которого соединен с источником постоянного напряжения, а выход подключен к управляющему

5 ходу ключа, выходы которого соединены с двухкоординатным регистратором, причем первый вход дополнительного счетчика соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй

0 вход соединен с выходом формирователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

5 О 577666, кл. Н 03 К 13/02, 1976.